Процес виробництва титанової губки
1. Титанова губка
Це губкоподібний металевий титан, отриманий термічним відновленням металу, і є сировиною для матеріалів для обробки титану. Його добувають з рутилового ільменіту та перетворюють на різні матеріали з титанових сплавів після плавлення та кування. За різною чистотою губчастий титан можна розділити на сім класів від одного до п’яти, а також на клас 0 і 0A. Вміст титану коливається від 98,5 до 99,7. Чим менше число, тим вищий вміст титану.
Класифікація титанової губки в основному класифікується відповідно до її хімічного складу, пористості та міцності. Конкретна класифікація така:
За хімічним складом і твердістю за Брінеллем вироби з титанової губки можна розділити на 7 марок (марків): MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.
За пористістю та адсорбційною здатністю титанову губку можна розділити на два класи: з низькою пористістю та високою пористістю. Низькопориста титанова губка має кращу повітропроникність, тоді як високопориста титанова губка має більшу площу поверхні та кращу адсорбційну здатність.
За рівнем міцності титанову губку можна розділити на різні марки. Титанова губка з більшою міцністю може витримувати більшу силу, має кращу довговічність і здатність проти деформації, і підходить для деяких сценаріїв застосування з невеликим навантаженням або низьким тиском. Титанова губка з меншою міцністю підходить для застосування з невеликим навантаженням або низьким тиском.
2. Титанова губка в основному поділяється на повний процес і напівпроцес:
Увесь технологічний процес в основному включає три процеси: рафінування хлоруванням, відновну дистиляцію та електроліз магнію. Спочатку багаті титаном матеріали хлорують і очищають для отримання тетрахлориду титану, а потім тетрахлорид титану відновлюють магнієм для отримання титанової губки. Нарешті, електроліз використовується для відновлення хлориду магнію, що утворюється на етапі відновлення, до газоподібного хлору та магнію для переробки.
Процес напівпроцесу безпосередньо закуповує очищений тетрахлорид титану та виробляє титанову губку після відновлення, пропускаючи процеси рафінування хлориду та електролізу магнію. Оскільки магній не бере участі в циклі, вартість напівобробленої титанової губки, як правило, вища.
3. Речовини, які використовуються у виробництві титанової губки:
Залежно від виробничого процесу можуть утворюватися різні види та кількість відходів і продуктів. Загалом, під час виробництва титанової губки утворюються як газоподібні відходи, такі як хлор, хлористий водень і тетрахлорид титану, так і тверді відходи, такі як галогеніди. Більшість цих відходів потребують належної обробки або переробки, щоб забезпечити безпеку та захист навколишнього середовища виробничого процесу.
Крім того, у процесі виробництва титанової губки буде утворюватися велика кількість стічних вод. Ці стічні води в основному містять такі речовини, як хлористий водень і тетрахлорид титану, які необхідно очищати, щоб відповідати стандартам скидів або стандартам переробки.
4. Процес вторинної обробки лугом
Це вдосконалений метод десульфурації лужним промиванням, який використовує два безперервних скрубери для десульфурації. У скрубері першого ступеня необроблений газ контактує з розчином лугу, викликаючи реакцію газ-рідина. Діоксид сірки реагує з гідроксидом у розчині лугу з утворенням тіосульфату. Зазвичай використовувані лужні розчини включають розчин гідроксиду натрію (NaOH) і розчин карбонату натрію (Na2CO3). Хімічне рівняння цієї реакції: SO2 + NaOH → NaHSO3.
5. Принцип роботи печі для розплавленої солі каустичної соди
Він використовує теплообмін між газом згоряння та розплавленою сіллю для передачі теплової енергії через циркуляцію потоку гарячої солі. Зокрема, сольовий матеріал нагрівається до температури плавлення з утворенням розплавленої солі, а теплова енергія в ньому зберігається в накопичувачі тепла. Потім теплова енергія розплавленої солі використовується для генерації високотемпературної пари під високим тиском, яка перетворюється в електричну енергію. Нарешті, гарячий і холодний розсіл, що залишився, повертається в піч для розплавленої солі для нагрівання для досягнення рециркуляції теплової енергії. Цей принцип роботи робить піч для розплавленої солі з каустичною содою ефективним і екологічно чистим обладнанням для перетворення енергії, яке можна широко використовувати в багатьох сферах, таких як виробництво сонячної теплової енергії, промислове опалення тощо.
6. Спосіб обробки пилу сушіння промислової солі
Фізичний метод: скористайтеся різницею розчинності промислової солі та хлориду натрію, щоб отримати насичений розчин нітрату калію. Після охолодження більша частина стане кристалічним осадом, а хлорид натрію залишиться в маточному розчині. , відокремити відфільтровані кристали від маточного розчину.
Хімічний метод: спочатку розчиніть промислову сіль у воді, щоб отримати розчин, додайте надлишок розчину нітрату срібла, іони срібла реагують з іонами хлориду з утворенням осаду хлориду срібла, потім додайте до розчину надлишок соляної кислоти, щоб осадити надлишок іонів срібла, і відфільтруйте. Нарешті відфільтрований розчин нагрівають для видалення надлишку соляної кислоти.
Сіль із відходів хлорування — це відходи, що утворюються в процесі хлорування розплавленої солі, головним чином відходи, що містять сіль, і залишки солі. Утворення цих відходів є неминучим продуктом процесу хлорування, а їхні компоненти та склад пов’язані із сировиною для хлорування та розчинниками, які використовуються. Методи обробки хлорованих відходів солі включають дроблення, лужну реакцію, фільтр-прес, прецизійну фільтрацію, ультрафільтрацію та інші етапи. Продукти, отримані в процесі обробки, можуть бути використані як ресурси. Наприклад, залізо-титановий шлак, отриманий пресовою фільтрацією, може бути використаний як ресурс або складений як загальні відходи. Розсіл хлориду натрію, отриманий ультрафільтрацією, можна використовувати як сировину для процесу приготування каустичної соди шляхом іонно-мембранного електролізу або після випаровування та відновлення отримують тверду сіль.
Основні відмінності між губчастою системою очищення вихлопних газів із хлориду титану та електролітичною магнієвою системою очищення вихлопних газів є наступними:
Система обробки хвостового газу хлорування в основному очищає відпрацьований газ, що утворюється в цеху хлорування, який в основному включає кислі гази, такі як хлор і хлористий водень. Щоб досягти очищення та скидання відпрацьованого газу, система виконуватиме лужну промивну обробку, перетворюватиме кислі гази в солі за допомогою хімічних реакцій та здійснюватиме скидання відпрацьованого газу.
Електролітична система обробки залишкового газу магнію в основному очищає відпрацьований газ, що утворюється в електролітичному магнієвому цеху, який в основному включає газоподібний хлор і пари магнію. Для очищення та скидання вихлопних газів система видалятиме пил, конденсуватиме пари магнію в частинки магнію та збиратиме газоподібний хлор для повторного використання. У той же час система також здійснюватиме контроль дифузії газу, щоб ефективно контролювати випари магнію, які не були видалені пилом, у вихлопному газі всередині майстерні та запобігати її поширенню в навколишнє середовище за межами майстерні.
Загалом, головна відмінність між системою очищення відпрацьованих газів із застосуванням губчатого хлориду титану та електролітичної системою очищення відпрацьованих газів із магнію полягає в різних компонентах відпрацьованого газу та методах очищення.
7. Процес обробки хвостового газу губчастим хлоридом титану та електролітичний процес обробки хвостового газу магнієм:
Процес обробки хвостового газу губчастим хлоридом титану в основному включає наступні етапи:
Очищення вологим способом: по-перше, відпрацьований газ потрібно очистити за допомогою вологого очищення. Цей крок головним чином включає відправлення відпрацьованого газу в очисне обладнання та розбризкування його водою для промивання. Під час цього процесу HCl і NaCl розчиняться у воді, а TiCl4 гідролізується, вимиваючи у воду тверді частинки пилу. Обладнання для очищення може використовувати мийні башти, відцентрові скрубери, башти для поглинання розпиленням та піноуловлювачі пилу тощо.
Дехлорування: для подальшого видалення хлору можна використовувати різні методи залежно від концентрації хлору. Коли концентрація хлору у вихлопних газах низька, вапняне молоко (Ca(OH)2) часто розпилюється, і хлор реагує з вапняним молоком, утворюючи Ca(ClO)2. Якщо концентрація хлору у вихлопних газах низька, але об’єм залишкового газу великий, для розпилення часто використовують NaOH або Na2CO3, і хлор реагує з ними, утворюючи NaClO, який можна використовувати як відбілюючий порошок. Якщо концентрація хлору у вихлопному газі висока, але об’єм залишкового газу невеликий, для поглинання хлору можна використовувати спрей FeCl2. У цьому процесі елюент FeCl2 готується попередньою реакцією залізних ошурків з HCl. Після елюції утворюється FeCl3. FeCl3 додається із залізними ошурками та відновлюється до FeCl2 для переробки.
Процес обробки хвостового газу електролітичним магнієм в основному включає наступні етапи:
Електроліз магнію: цех електролізу електролізує хлорид магнію, вироблений у цеху відновлення, для отримання магнію та газоподібного хлору. Магній, отриманий електролізом, направляється в цех відновлення як відновник для виробництва титанової губки, тоді як газоподібний хлор направляється в цех хлорування для виробництва тетрахлориду титану.
Електроліз та повторна обробка відпрацьованих газів: система електролізу та повторної обробки парою виконує функції очищення та скидання кислих відпрацьованих газів у системі електролізу магнію та цеху повторної обробки парою. Ці кислі відпрацьовані гази в основному складаються з хлору та хлористого водню.
8. У процесі хлорування титанової губки утворюються забруднюючі речовини:
Органічні хлориди: такі як тетрахлорид титану, хлороформ, дихлорметан тощо. Ці органохлориди часто є токсичними та можуть спричинити забруднення навколишнього середовища.
Неорганічні хлориди: такі як хлор, хлористий водень тощо. Ці неорганічні хлориди також є токсичними та можуть спричинити екологічну та біологічну небезпеку.
Інші забруднюючі речовини: у процесі хлорування можуть утворюватися деякі інші забруднюючі речовини, наприклад фосген (COCl2), які також є токсичними речовинами.
9. Принцип окислення губчастої системи очищення вихлопних газів хлоридом титану:
В основному за певних умов температури та тиску кисень повітря використовується для окислення тетрахлориду титану у вихлопних газах у діоксид титану. Зокрема, процес реакції окислення можна розділити на такі етапи:
Хлор реагує з киснем з утворенням хлорат-іонів: Cl2+O2=2ClO3
Іони хлорату реагують із тетрахлоридом титану з утворенням діоксиду титану та хлору: TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2
Цей процес здійснюється за певної температури (наприклад, 600-800 градусів) і тиску (нормальний тиск). У той же час необхідно додати каталізатор (такий як п’ятиокис ванадію тощо), щоб зменшити енергію активації реакції та сприяти реакції. Отриманий діоксид титану можна переробити як побічний продукт, тоді як хлор можна повторно використовувати у виробництві хлорування.
Слід зазначити, що процес окислення здійснюється за певних умов температури та тиску, тому умови реакції необхідно суворо контролювати, а також слід приділяти увагу рециркуляції хлору у вихлопних газах, щоб зменшити витрати на виробництво та забруднення навколишнього середовища.
10. Взаємозв’язок між високоякісним титаном і титановими сплавами та титановою губкою:
Перш за все, титан і титанові сплави високого класу стосуються титану і титанових сплавів із чудовими властивостями та спеціальними цілями, такими як висока міцність, висока в’язкість, корозійна стійкість, високотемпературні характеристики тощо. Титанова губка – це титановий сплав, виготовлений реакція чотирихлористого титану і магнію. Зазвичай він використовується як сировина для виробництва високоякісного титану та титанових сплавів.
Зокрема, зв’язок між високоякісним титаном і титановими сплавами та титановою губкою в основному відображається в таких аспектах:
Сировина: титанова губка є одним із видів сировини для виробництва високоякісного титану та титанових сплавів. Шляхом подальшої обробки та легування титанової губки можна виготовити високоякісний титан і титанові сплави з чудовими властивостями.
Процес виробництва: процеси виробництва високоякісного титану та титанових сплавів подібні до процесів губчатого титану, які потребують серії плавки, обробки та термічної обробки. Однак процес виробництва високоякісного титану та титанових сплавів є більш складним і витонченим, що вимагає вищих технічних вимог і суворішого контролю якості.
Сфери застосування: високоякісні титан і титанові сплави в основному використовуються в аерокосмічній, військовій, нафтохімічній та інших галузях і мають широкий спектр використання. Титанова губка в основному використовується для виробництва високоміцних, стійких до корозії деталей з титанового сплаву, необхідних в аерокосмічній, автомобільній та інших галузях.
Загалом існує тісний зв’язок між високоякісним титаном і титановими сплавами та титановою губкою. Існують певні подібності між їхніми виробничими процесами, сировиною та сферами застосування, але з точки зору технології виробництва, продуктивності продукту та сфер застосування також є певні відмінності.
11. Потік процесу високоякісного очищення титану виглядає наступним чином:
В якості сировини вибрано діоксид титану високої чистоти, а для відновної обробки додано відновник.
Відновлений діоксид титану травлять для видалення домішок.
Після травлення діоксид титану промивають водою і сушать, а потім додають відновник для відновлення при високій температурі.
Відновлену титанову губку подрібнюють і подрібнюють, щоб отримати дрібнодисперсну титанову губку.
Дрібнозернистий губчастий титан виплавляється при високих температурах, а технологія вакуумної плавки використовується для видалення домішок і газів.
Після рафінування титанову губку безперервно відливають і лиють під тиском, щоб отримати титанові злитки високої чистоти.
Використовуючи технологію високотемпературного кування, титанові злитки кують при високих температурах для отримання титанових матеріалів високої чистоти.
