Γιατί είναι τόσο ακριβό το τιτάνιο;

Όλοι γνωρίζουμε ότι το τιτάνιο είναι ακριβό, αλλά γιατί είναι ακριβό; Οι πρώτες ύλες είναι ακριβές, είναι ακριβό δηλαδή το σπογγώδες τιτάνιο. Μιλώντας για τιτάνιο και κράματα τιτανίου, πρέπει να αναφέρουμε το σπογγώδες τιτάνιο. Το σφουγγάρι τιτάνιο είναι η πρώτη ύλη για την παραγωγή τιτανίου και κραμάτων τιτανίου. Χωρίς το σπόγγο τιτάνιο, δεν θα υπήρχε τιτάνιο και κράματα τιτανίου.

Το σφουγγάρι τιτάνιο προέρχεται κυρίως από δύο είδη ορυκτών:

1) Το ρουτίλιο είναι ένα κίτρινο έως καστανοκόκκινο ορυκτό, το κύριο συστατικό του οποίου είναι το TiO2 και περιέχει επίσης μια ορισμένη ποσότητα σιδήρου, νιοβίου και τανταλίου.

2) Ιλμενίτης, ο θεωρητικός μοριακός τύπος είναι FeTi03, εκ του οποίου η θεωρητική περιεκτικότητα σε TiO2 είναι 52,63%. Ο ιλμενίτης στη φύση μπορεί να θεωρηθεί ως ένα στερεό διάλυμα που αποτελείται από FeO-TiO2 και άλλα οξείδια προσμίξεων.

Το 1940, ο επιστήμονας του Λουξεμβούργου WJKroll χρησιμοποίησε μαγνήσιο για να μειώσει το TiCl4 για να παράγει καθαρό τιτάνιο. Έκτοτε, η μέθοδος αναγωγής μαγνησίου (γνωστή και ως μέθοδος Kroll) και η μέθοδος αναγωγής νατρίου (γνωστή και ως μέθοδος Hunter) έχουν γίνει οι κύριες βιομηχανικές μέθοδοι για την παραγωγή σπογγώδους τιτανίου. Σημειώστε ότι η παραγωγή εδώ είναι "σπογγώδες τιτάνιο" που ονομάζεται επίσης "πορώδες τιτάνιο". Η διαδικασία παραγωγής του σπόγγου τιτανίου περιλαμβάνει κυρίως τα ακόλουθα βήματα: ιλμενίτης - εξόρυξη - επικάλυψη μεταλλεύματος - συμπύκνωμα τιτανίου - εμπλουτισμός - πλούσιο σε τιτάνιο υλικό - χλωρίωση - ακατέργαστο TiC1 - εξευγενισμός - καθαρό TiC1 - μείωση μαγνησίου - σύνθλιψη - ταξινόμηση - ανάμειξη - σφουγγάρι τιτανίου.

Οι άλλες τέσσερις διαδικασίες παρακάτω είναι βασικές διαδικασίες.

1) Διαδικασία χλωρίωσης: Αυτό είναι το κύριο βήμα στην παραγωγή τετραχλωριούχου τιτανίου. Οι ειδικές μέθοδοι περιλαμβάνουν χλωρίωση με βρασμό, χλωρίωση τετηγμένου αλατιού και χλωρίωση σε κατακόρυφο φούρνο. Η χλωρίωση με βρασμό είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος επί του παρόντος. Μέσω της δράσης υψηλής θερμοκρασίας και αερίου χλωρίου, υλικό πλούσιο σε τιτάνιο αντιδρά με στερεό ανθρακούχο αναγωγικό παράγοντα για την παραγωγή τετραχλωριούχου τιτανίου. Η χλωρίωση τετηγμένου άλατος και η χλωρίωση κατακόρυφου κλιβάνου χρησιμοποιούν μέσο λιωμένου άλατος και κάθετη κλίβανο χλωρίωσης για την αντίδραση χλωρίωσης αντίστοιχα.

2) Διαδικασία εξευγενισμού: Το τετραχλωριούχο τιτάνιο πρέπει να εξευγενιστεί και να καθαριστεί για να αφαιρεθούν οι ακαθαρσίες υψηλού σημείου βρασμού και χαμηλού σημείου βρασμού. Οι συνήθεις μέθοδοι εξευγενισμού περιλαμβάνουν απόσταξη και χημικές μεθόδους. Η μέθοδος απόσταξης χρησιμοποιεί έναν αποτελεσματικό πύργο απόσταξης με πλωτή βαλβίδα, ενώ η χημική μέθοδος χρησιμοποιεί σκόνη αλουμινίου για την αφαίρεση του βαναδίου και άλλων μεθόδων.

3) Διαδικασία αναγωγής-απόσταξης: Το εξευγενισμένο τετραχλωριούχο τιτάνιο αντιδρά με τηγμένο μέταλλο μαγνήσιο σε υψηλή θερμοκρασία για να δημιουργήσει μέταλλο τιτανίου που μοιάζει με σφουγγάρι και λιωμένο χλωριούχο μαγνήσιο. Στη συνέχεια, το χλωριούχο μαγνήσιο και η περίσσεια μαγνησίου στο σπόγγο τιτανίου αφαιρούνται με απόσταξη υπό κενό για να ληφθεί καθαρό τιτάνιο.

4) Διαδικασία ηλεκτρολυτικού μαγνησίου: Το ηλεκτρολυτικό μαγνήσιο είναι ένα από τα βασικά βήματα στην παραγωγή σπόγγου τιτανίου. Οι πολυπολικές ηλεκτρολυτικές κυψέλες και οι ηλεκτρολυτικές κυψέλες μαγνησίου χωρίς διαχωρισμό χρησιμοποιούνται ευρέως στο εξωτερικό, ενώ η εγχώρια τεχνολογία είναι σχετικά καθυστερημένη, με αποτέλεσμα υψηλή κατανάλωση ενέργειας και κατανάλωση χλωρίου. Τα τελευταία χρόνια, νέα εγχώρια εργοστάσια υιοθέτησαν σταδιακά προηγμένα ηλεκτρολυτικά στοιχεία μεγάλης κλίμακας, γεγονός που βελτίωσε την τεχνολογία παραγωγής και μείωσε το κόστος.

Η τιμή του σπόγγου τιτανίου πρώτης ύλης έφτασε τα 2.700 δολάρια ΗΠΑ/τόνο το 2005 και το 2006. Αργότερα, με την ανακάλυψη τεχνικών σημείων συμφόρησης στις πρώτες ύλες, τη χλωρίωση, τη διύλιση και την ηλεκτρόλυση της παραγωγής σπόγγων τιτανίου. Γύρω στο 2017, η τιμή του σφουγγαριού τιτανίου προσαρμόστηκε στα 1.100 δολάρια ΗΠΑ/τόνο. Μέχρι το 2024, η τιμή του σφουγγαριού τιτανίου παρουσίαζε μια τάση «άνοιγμα ψηλά και χαμηλά». Η τιμή του σφουγγαριού τιτανίου ήταν υψηλή στις αρχές του έτους, αλλά με τις αλλαγές στην προσφορά και τη ζήτηση στην αγορά, η τιμή έπεσε σταδιακά. Μέχρι στιγμής, η τιμή του σφουγγαριού τιτανίου έχει μειωθεί κατά περίπου $7,000/τόνο, φτάνοντας σε ένα νέο ιστορικό χαμηλό.

Ακόμη και στο χαμηλότερο σημείο του, η τιμή του σφουγγαριού τιτανίου εξακολουθεί να είναι $6/kg. Επειδή το σφουγγάρι τιτανίου είναι ακριβό, το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου είναι ακριβά. Η διαδικασία παραγωγής και διύλισης του σφουγγαριού τιτανίου είναι πολύ περίπλοκη. Η διαδικασία παραγωγής απαιτεί επίσης εξοπλισμό υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής κατανάλωσης ενέργειας και περιβάλλον κενού. Η αύξηση του ενεργειακού κόστους επηρεάζει άμεσα και την υψηλή τιμή της. Αυτό κάνει την τιμή των κραμάτων τιτανίου να παραμένει υψηλή.

Δημοφιλείς Ετικέτες: γιατί το τιτάνιο είναι τόσο ακριβό;, Κίνα γιατί το τιτάνιο είναι τόσο ακριβό; κατασκευαστές, προμηθευτές, εργοστάσιο