Procés de producció d'esponges de titani
1. Esponja de titani
És un titani metàl·lic semblant a una esponja produït per reducció tèrmica metàl·lica i és la matèria primera per als materials de processament de titani. S'extreu de la ilmenita rutil i es converteix en diversos materials d'aliatge de titani després de la fosa i la forja. Segons la seva puresa, el titani d'esponja es pot dividir en set graus, d'un a cinc, així com en grau 0 i grau 0A. El contingut de titani oscil·la entre 98,5 i 99,7. Com més petit sigui el nombre, més gran serà el contingut de titani.
La classificació de grau de l'esponja de titani es classifica principalment segons la seva composició química, porositat i resistència. La classificació específica és la següent:
Segons la composició química i la duresa Brinell, els productes d'esponja de titani es poden dividir en 7 marques (graus): MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.
Segons la porositat i la capacitat d'adsorció, l'esponja de titani es pot dividir en dos graus: baixa porositat i alta porositat. L'esponja de titani de baixa porositat té una millor transpirabilitat, mentre que l'esponja de titani d'alta porositat té una superfície més gran i una millor capacitat d'adsorció.
Segons el nivell de força, l'esponja de titani es pot dividir en diferents graus. L'esponja de titani amb major resistència pot suportar una força més gran, té una millor durabilitat i capacitat antideformació i és adequada per a alguns escenaris d'aplicació de càrrega lleugera o baixa pressió. L'esponja de titani amb menor resistència és adequada per a algunes aplicacions de càrrega lleugera o baixa pressió.
2. L'esponja de titani es divideix principalment en processos complets i semiprocés:
Tot el procés del procés inclou principalment tres processos: refinament per cloració, destil·lació per reducció i electròlisi de magnesi. Primer, els materials rics en titani es cloren i es refinen per produir tetraclorur de titani, i després es redueix el tetraclorur de titani amb magnesi per obtenir una esponja de titani. Finalment, l'electròlisi s'utilitza per reduir el clorur de magnesi generat en l'etapa de reducció a clor gasós i magnesi per al seu reciclatge.
El procés de semiprocés compra directament tetraclorur de titani refinat i produeix una esponja de titani després de la reducció, ometent els processos de refinació de clorur i electròlisi de magnesi. Com que el magnesi no participa en el cicle, el cost de l'esponja de titani de semiprocés és generalment més elevat.
3. Substàncies utilitzades en la producció d'esponges de titani:
Segons el procés de producció, es poden generar diferents tipus i quantitats de residus i productes. En termes generals, durant la producció d'esponges de titani es generen tant residus gasosos, com el clor, clorur d'hidrogen i tetraclorur de titani, com residus sòlids com els halogenurs. La majoria d'aquests residus s'han de tractar o reciclar adequadament per garantir la seguretat i la protecció del medi ambient del procés productiu.
A més, es generarà una gran quantitat d'aigües residuals durant el procés de producció de l'esponja de titani. Aquestes aigües residuals contenen principalment substàncies com el clorur d'hidrogen i el tetraclorur de titani, que s'han de tractar per complir amb les normes d'abocament o de reciclatge.
4. Procés de tractament de rentat alcalí secundari
És un mètode de desulfuració de rentat alcalí millorat, que utilitza dos fregadors continus per a la desulfuració. En el fregador de la primera etapa, el gas brut entra en contacte amb la solució alcalina, provocant una reacció gas-líquid. El diòxid de sofre reacciona amb l'hidròxid de la solució alcalina per formar tiosulfat. Les solucions àlcalis que s'utilitzen habitualment inclouen la solució d'hidròxid de sodi (NaOH) i la solució de carbonat de sodi (Na2CO3). L'equació química d'aquesta reacció és SO2 + NaOH → NaHSO3.
5. Principi de funcionament del forn de sal fosa de sosa càustica
Utilitza l'intercanvi de calor entre el gas de combustió i la sal fosa per conduir l'energia tèrmica a través de la circulació del flux de sal calenta. Concretament, el material de sal s'escalfa fins al seu punt de fusió per formar sal fosa, i l'energia tèrmica que hi ha s'emmagatzema en un dispositiu d'emmagatzematge tèrmic. L'energia tèrmica de la sal fosa s'utilitza llavors per generar vapor d'alta temperatura i alta pressió, que es converteix en energia elèctrica. Finalment, la salmorra calenta i freda restant es retorna al forn de sal fosa per escalfar-la per aconseguir el reciclatge de l'energia tèrmica. Aquest principi de funcionament fa que el forn de sal fosa de sosa càustica sigui un equip de conversió d'energia eficient i respectuós amb el medi ambient que es pot utilitzar àmpliament en molts camps, com ara la generació d'energia solar tèrmica, la calefacció industrial, etc.
6. Mètode de tractament de la pols d'assecat de sal industrial
Mètode físic: feu servir la diferència de solubilitat entre la sal industrial i el clorur sòdic per fer una solució saturada de nitrat de potassi. Després del refredament, la major part es convertirà en un precipitat cristal·lí, mentre que el clorur de sodi estarà al licor mare. , separar els cristalls filtrats del licor mare.
Mètode químic: primer dissol la sal industrial en aigua per fer una solució, afegiu l'excés de solució de nitrat de plata, els ions de plata reaccionen amb ions de clorur per formar un precipitat de clorur de plata, a continuació, afegiu un excés d'àcid clorhídric a la solució per precipitar l'excés d'ions de plata i filtreu. Finalment, la solució filtrada s'escalfa per eliminar l'excés d'àcid clorhídric.
La sal residual de cloració és el residu generat en el procés de cloració de sal fosa, principalment residus que contenen sal i residus de sal. La generació d'aquests residus és un producte inevitable del procés de cloració, i els seus components i composició estan relacionats amb les matèries primeres de cloració i els dissolvents utilitzats. Els mètodes de tractament de la sal residual clorada inclouen trituració, reacció alcalina, filtre premsa, filtració de precisió, ultrafiltració i altres passos. Els productes obtinguts durant el procés de tractament es poden utilitzar com a recursos. Per exemple, l'escòria de ferro-titani obtinguda per filtració a premsa es pot utilitzar com a recursos o apilar-se com a residu general. La salmorra de clorur de sodi obtinguda per ultrafiltració es pot utilitzar com a matèria primera per al procés de preparació de sosa càustica mitjançant electròlisi de membrana iònica o s'obté sal sòlida després de l'evaporació i la recuperació.
Les principals diferències entre el sistema de tractament de gasos d'escapament de clorur de titani d'esponja i el sistema de tractament de gasos d'escapament de magnesi electrolític són les següents:
El sistema de tractament de gasos de cua de cloració tracta principalment el gas residual generat al taller de cloració, que inclou principalment gasos àcids com el clor i el clorur d'hidrogen. Per aconseguir la purificació i la descàrrega de gasos residuals, el sistema realitzarà un tractament de rentat àlcali, convertirà gasos àcids en substàncies salines mitjançant reaccions químiques i realitzarà la descàrrega de gasos residuals.
El sistema de tractament de gasos de cua de magnesi electrolític tracta principalment el gas residual generat al taller de magnesi electrolític, que inclou principalment gas clor i vapor de magnesi. Per purificar i descarregar els gasos d'escapament, el sistema realitzarà l'eliminació de pols, condensarà el vapor de magnesi en partícules de magnesi i recollirà el gas de clor per a la seva reutilització. Al mateix temps, el sistema també realitzarà un control de difusió de gas per controlar eficaçment el vapor de magnesi que no s'ha eliminat de la pols dels gasos d'escapament dins del taller i evitar que s'estengui a l'entorn exterior del taller.
En general, la diferència principal entre el sistema de tractament de gasos de cua de clorur de titani d'esponja i el sistema de tractament de gasos de cua de magnesi electrolític rau en els diferents components i mètodes de tractament de gasos residuals.
7. Procés de tractament de gas de cua de clorur de titani esponja i procés de tractament de gas de cua de magnesi electrolític:
El procés de tractament del gas de cua de clorur de titani esponja inclou principalment els passos següents:
Tractament de purificació humida: primer, el gas residual s'ha de tractar mitjançant purificació humida. Aquest pas consisteix principalment a enviar el gas residual a l'equip de depuració i ruixar-lo amb aigua per al rentat. Durant aquest procés, l'HCl i el NaCl es dissoldran a l'aigua i el TiCl4 s'hidrolitzarà, rentant partícules de pols sòlides a l'aigua. Els equips de purificació poden utilitzar torres de rentat, fregadores centrífugues, torres d'absorció de polvorització i col·lectors de pols d'escuma, etc.
Descloració: per eliminar encara més el clor, es poden utilitzar diferents mètodes en funció de la concentració de clor. Quan la concentració de clor en els gasos d'escapament és baixa, sovint s'escampa llet de calç (Ca(OH)2) i el clor reacciona amb la llet de calç per generar Ca (ClO)2. Si la concentració de clor en els gasos d'escapament és baixa però el volum del gas de cua és gran, sovint s'utilitza NaOH o Na2CO3 per a la polvorització i el clor reaccionarà amb ells per formar NaClO, que es pot utilitzar com a pols blanquejador. Si la concentració de clor al gas d'escapament és alta però el volum del gas de cua és petit, es pot utilitzar l'esprai de FeCl2 per absorbir el clor. En aquest procés, l'eluent FeCl2 es prepara fent reaccionar prèviament les llimades de ferro amb HCl. Després de l'elució, es genera FeCl3. S'afegeix FeCl3 amb llimades de ferro i es redueix a FeCl2 per al seu reciclatge.
El procés de tractament del gas de cua de magnesi electrolític inclou principalment els passos següents:
Electròlisi de magnesi: el taller d'electròlisi electrolitzarà el clorur de magnesi produït al taller de reducció per produir magnesi i clor gasós. El magnesi produït per electròlisi s'envia al taller de reducció com a agent reductor per a la producció d'esponja de titani, mentre que el gas de clor s'envia al taller de cloració per a la producció de tetraclorur de titani.
Electròlisi i tractament de gasos de cua de reevaporació: el sistema de tractament de gasos de cua d'electròlisi i re-vapor té les funcions de purificar i descarregar els gasos residuals àcids al sistema d'electròlisi de magnesi i al taller de re-vapor. Aquests gasos residuals àcids es componen principalment de clor i clorur d'hidrogen.
8. Els contaminants es produeixen durant el procés de cloració de l'esponja de titani:
Clorurs orgànics: com ara tetraclorur de titani, cloroform, diclorometà, etc. Aquests organoclorurs sovint són tòxics i poden provocar contaminació ambiental.
Clorurs inorgànics: com ara clor, clorur d'hidrogen, etc. Aquests clorurs inorgànics també són tòxics i poden provocar perills ambientals i biològics.
Altres contaminants: es poden produir alguns altres contaminants durant el procés de cloració, com el fosgen (COCl2), que també són substàncies tòxiques.
9. Principi d'oxidació del sistema de tractament de gasos d'escapament de clorur de titani d'esponja:
Principalment sota determinades condicions de temperatura i pressió, l'oxigen de l'aire s'utilitza per oxidar el tetraclorur de titani dels gasos d'escapament en diòxid de titani. Concretament, el procés de reacció d'oxidació es pot dividir en els següents passos:
El clor reacciona amb l'oxigen per formar ions clorat: Cl2+O2=2ClO3
Els ions clorat reaccionen amb el tetraclorur de titani per formar diòxid de titani i clor: TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2
Aquest procés es porta a terme a una determinada temperatura (com ara 600-800 graus) i pressió (pressió normal). Al mateix temps, cal afegir un catalitzador (com el pentòxid de vanadi, etc.) per reduir l'energia d'activació de la reacció i promoure la reacció. El diòxid de titani resultant es pot reciclar com a subproducte, mentre que el clor es pot reutilitzar en la producció de cloració.
Cal tenir en compte que el procés d'oxidació es porta a terme en determinades condicions de temperatura i pressió, de manera que les condicions de reacció s'han de controlar estrictament i s'ha de prestar atenció al reciclatge del clor dels gasos d'escapament per reduir els costos de producció i la contaminació ambiental.
10. La relació entre el titani de gamma alta i els aliatges de titani i l'esponja de titani:
En primer lloc, els aliatges de titani i titani d'alta gamma es refereixen a aliatges de titani i titani amb excel·lents propietats i usos especials, com ara alta resistència, alta tenacitat, resistència a la corrosió, rendiment a altes temperatures, etc. L'esponja de titani és un aliatge de titani produït pel reacció de tetraclorur de titani i magnesi. Normalment s'utilitza com a matèria primera per a la producció d'aliatges de titani i titani de gamma alta.
Concretament, la relació entre els aliatges de titani i titani de gamma alta i l'esponja de titani es reflecteix principalment en els aspectes següents:
Matèries primeres: l'esponja de titani és una de les matèries primeres per a la producció de titani i aliatges de titani de gamma alta. Mitjançant un posterior processament i aliatge d'esponges de titani, es poden produir titani i aliatges de titani de gamma alta amb excel·lents propietats.
Procés de producció: els processos de producció d'aliatges de titani i titani de gamma alta són similars als de l'esponja de titani, que requereixen una sèrie de fosa, processament i tractament tèrmic. Tanmateix, el procés de producció d'aliatges de titani i titani de gamma alta és més complex i sofisticat, i requereix requisits tècnics més alts i un control de qualitat més estricte.
Camps d'aplicació: el titani i els aliatges de titani de gamma alta s'utilitzen principalment en camps aeroespacial, militar, petroquímic i altres, i tenen una àmplia gamma d'usos. L'esponja de titani s'utilitza principalment per produir peces d'aliatge de titani d'alta resistència i resistents a la corrosió necessàries en l'aeronautica, els automòbils i altres camps.
En general, hi ha una estreta relació entre el titani de gamma alta i els aliatges de titani i l'esponja de titani. Hi ha certes similituds entre els seus processos de producció, matèries primeres i camps d'aplicació, però en termes de tecnologia de producció, rendiment del producte i camps d'aplicació també hi ha certes diferències.
11. El flux del procés de purificació de titani de gamma alta és el següent:
Es selecciona diòxid de titani d'alta puresa com a matèria primera i s'afegeix un agent reductor per al tractament de reducció.
El diòxid de titani reduït es decapat per eliminar les impureses.
Després del decapat, el diòxid de titani es renta amb aigua i s'asseca, i després s'afegeix un agent reductor per a la reducció a alta temperatura.
L'esponja de titani reduïda es tritura i es tritura per obtenir una esponja de titani de partícules fines.
El titani d'esponja de gra fi es fon a altes temperatures i s'utilitza la tecnologia de fosa al buit per eliminar impureses i gasos.
Després del refinat, l'esponja de titani es col·loca i es fona contínuament per obtenir lingots de titani d'alta puresa.
Utilitzant la tecnologia de forja a alta temperatura, els lingots de titani es forgen a altes temperatures per obtenir materials de titani d'alta puresa.
