Παραγωγή Sponge Titanium από Magnesium Thermal Reduction
Το σπογγώδες μεταλλικό τιτάνιο που παράγεται από τη θερμική αναγωγή της μεταλλικής μαγνησίας ονομάζεται «σπογγώδες τιτάνιο». Το ποσοστό καθαρότητας (μάζα) του σπόγγου τιτανίου είναι γενικά 99,1 έως 99,7. Το συνολικό ποσοστό στοιχείου ακαθαρσίας (μάζα) είναι 0.3-0.9, το ποσοστό οξυγόνου στοιχείου ακαθαρσίας (μάζα) είναι 0.06-0.20 και η σκληρότητα ( HB) είναι 100-157. Σύμφωνα με διαφορετική καθαρότητα, χωρίζεται σε πέντε βαθμούς από WHTiO έως MHTi4.
Το σπογγώδες τιτάνιο είναι η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή βιομηχανικών κραμάτων τιτανίου και η παραγωγή του είναι ο βασικός κρίκος της βιομηχανίας τιτανίου. Είναι η πρώτη ύλη του υλικού τιτανίου, της σκόνης τιτανίου και άλλων μερών τιτανίου. Μετατρέψτε τον ιλμενίτη σε τετραχλωριούχο τιτάνιο, βάλτε τον σε μια σφραγισμένη δεξαμενή από ανοξείδωτο χάλυβα, γεμίστε την με αέριο αργό, κάντε τους να αντιδράσουν με μεταλλικό μαγνήσιο και αποκτήστε "σφουγγάρι τιτανίου". Αυτό το πορώδες "σφουγγάρι τιτανίου" δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας και πρέπει να λιώσει σε υγρό σε ηλεκτρικό κλίβανο πριν χυθεί σε πλινθώματα τιτανίου.
Μαγνητοθερμική παραγωγή σπόγγου τιτανίου: Το τιτάνιο, ως χημικό στοιχείο, ανακαλύφθηκε στο σιδηρομετάλλευμα το 1791 από τον αιδεσιμότατο William Gregor, Άγγλο ιερέα και ορυκτολόγο. Δεδομένου ότι το τιτάνιο έχει ισχυρή συγγένεια με στοιχεία όπως το οξυγόνο, το άζωτο, τον άνθρακα και το υδρογόνο, και αντιδρά με τα περισσότερα πυρίμαχα υλικά σε υψηλές θερμοκρασίες, η διαδικασία εκχύλισης του μετάλλου τιτανίου είναι πολύ περίπλοκη και δύσκολη. Μέχρι το 1910, ο Matthew A. Hunter του Πολυτεχνικού Ινστιτούτου Rensselaer στις Ηνωμένες Πολιτείες θέρμανε τετραχλωριούχο τιτάνιο και νάτριο στους 700-800 βαθμούς Κελσίου για να εξαγάγει τιτάνιο υψηλής καθαρότητας. Αυτή η μέθοδος ονομάζεται μέθοδος Hunter. . Ωστόσο, η εφαρμογή του τιτανίου περιοριζόταν στο εργαστήριο εκείνη την εποχή. Μόλις το 1932 ο William Justin Kroll απέδειξε ότι το τιτάνιο μπορούσε να εξαχθεί με αναγωγή του τετραχλωριούχου τιτανίου με μαγνήσιο. Οκτώ χρόνια αργότερα, βελτίωσε τη διαδικασία, χρησιμοποιώντας μαγνήσιο και ακόμη και νάτριο για να μειώσει το τιτάνιο, μια μέθοδο που έγινε γνωστή ως διαδικασία Kroll, ή διαδικασία μαγνησίας. Η θερμική μέθοδος μαγνησίου είναι σήμερα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος παραγωγής τιτανίου στον κόσμο. Με αυτό, το μέταλλο τιτανίου μπορεί να παραχθεί μαζικά και μπορεί να εισέλθει στις τάξεις των σύγχρονων υλικών μηχανικής.
Η αρχή της παραγωγής σπογγώδους τιτανίου με τη μέθοδο της μαγνησίας είναι: σε ατμόσφαιρα αργού στους 880 βαθμούς -950 μοίρες, το εξευγενισμένο τετραχλωριούχο τιτάνιο υφίσταται αντίδραση αναγωγής με μεταλλικό μαγνήσιο για να ληφθεί σπογγώδες μεταλλικό τιτάνιο και χλωριούχο μαγνήσιο και το χλωριούχο μαγνήσιο εκκενώνεται από τον κλίβανο αναγωγής. Η απόσταξη υπό κενό χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση του υπολειπόμενου χλωριούχου μαγνησίου και της περίσσειας μαγνησίου στους πόρους του σπόγγου τιτανίου για να ληφθεί σφουγγάρι τιτανίου. Η ροή της διαδικασίας παραγωγής κράματος σπόγγου τιτανίου με θερμική μέθοδο μαγνησίου είναι η εξής:
Το παραπροϊόν χλωριούχο μαγνήσιο που παράγεται στην αντίδραση αναγωγής χρησιμοποιώντας μεταλλικό μαγνήσιο ως αναγωγικό παράγοντα στη θερμική μέθοδο μαγνησίου ανακτάται ηλεκτρολυτικά για την ανάκτηση μαγνησίου και χλωρίου. Το μαγνήσιο συνεχίζει να συμμετέχει στην αντίδραση αναγωγής και το αέριο χλώριο μεταφέρεται στο εργαστήριο πρασίνου για ανακύκλωση. Μετά την τήξη του συμπυκνώματος της απόσταξης, το χλωριούχο μαγνήσιο αποβάλλεται και το υπόλοιπο μαγνήσιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας μείωσης του μαγνησίου για να συνεχίσει να συμμετέχει στη διαδικασία θερμικής παραγωγής μαγνησίου. Επομένως, η ανακύκλωση μεταλλικού μαγνησίου και χλωρίου πραγματοποιείται στην παραγωγή οξειδίου του μαγνησίου. Η ανακύκλωση του αερίου χλωρίου μαγνησίου μειώνει τη ρύπανση του περιβάλλοντος κατά την παραγωγή σπόγγου τιτανίου και μειώνει την κατανάλωση ενέργειας στην παραγωγή.
