Procesul de producere a buretelui de titan
1. Burete de titan
Este un titan metalic asemănător unui burete produs prin reducerea termică a metalului și este materia primă pentru materialele de prelucrare a titanului. Este extras din ilmenit rutil și transformat în diferite materiale din aliaje de titan după topire și forjare. În funcție de puritatea diferită, titanul burete poate fi împărțit în șapte clase, de la unu la cinci, precum și în gradul 0 și gradul 0A. Conținutul de titan variază de la 98,5 la 99,7. Cu cât numărul este mai mic, cu atât este mai mare conținutul de titan.
Clasificarea bureților de titan este clasificată în principal în funcție de compoziția sa chimică, porozitate și rezistență. Clasificarea specifică este următoarea:
În funcție de compoziția chimică și duritatea Brinell, produsele din burete de titan pot fi împărțite în 7 mărci (grade): MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.
În funcție de porozitate și capacitate de adsorbție, buretele de titan poate fi împărțit în două grade: porozitate scăzută și porozitate ridicată. Buretele de titan cu porozitate scăzută are o mai bună respirabilitate, în timp ce buretele de titan cu porozitate mare are o suprafață mai mare și o capacitate de adsorbție mai bună.
În funcție de nivelul de rezistență, buretele de titan poate fi împărțit în diferite grade. Buretele de titan cu o rezistență mai mare poate rezista la o forță mai mare, are o durabilitate mai bună și o capacitate anti-deformare mai bună și este potrivit pentru unele scenarii de aplicare cu sarcină ușoară sau presiune joasă. Buretele de titan cu rezistență mai mică este potrivit pentru anumite aplicații de încărcare ușoară sau de joasă presiune.
2. Buretele de titan este împărțit în principal în procese complete și procese semi-proces:
Întregul proces include în principal trei procese: rafinarea prin clorurare, distilare prin reducere și electroliza magneziului. În primul rând, materialele bogate în titan sunt clorurate și rafinate pentru a produce tetraclorură de titan, iar apoi tetraclorura de titan este redusă cu magneziu pentru a obține un burete de titan. În cele din urmă, electroliza este utilizată pentru a reduce clorura de magneziu generată în etapa de reducere la clor gazos și magneziu pentru reciclare.
Procesul de semi-proces achiziționează direct tetraclorură de titan rafinată și produce burete de titan după reducere, omițând procesele de rafinare a clorurii și de electroliză a magneziului. Deoarece magneziul nu participă la ciclu, costul buretelui de titan semi-proces este în general mai mare.
3. Substanțe utilizate în producția de burete de titan:
În funcție de procesul de producție, pot fi generate diferite tipuri și cantități de deșeuri și produse. În general, în timpul producției de burete de titan, sunt generate atât deșeuri gazoase, cum ar fi clor, acid clorhidric și tetraclorură de titan, cât și deșeuri solide, cum ar fi halogenuri. Majoritatea acestor deșeuri trebuie tratate sau reciclate corespunzător pentru a asigura siguranța și protecția mediului în procesul de producție.
În plus, o cantitate mare de apă uzată va fi generată în timpul procesului de producție a buretelui de titan. Aceste ape uzate conțin în principal substanțe precum clorura de hidrogen și tetraclorura de titan, care trebuie tratate pentru a îndeplini standardele de descărcare sau standardele de reciclare.
4. Procesul secundar de spălare cu alcalii
Este o metodă îmbunătățită de desulfurare prin spălare alcalină, care utilizează două scrubere continue pentru desulfurare. În scruberul din prima etapă, gazul brut intră în contact cu soluția alcalină, provocând o reacție gaz-lichid. Dioxidul de sulf reacţionează cu hidroxidul din soluţia alcalină pentru a forma tiosulfat. Soluțiile alcaline utilizate în mod obișnuit includ soluția de hidroxid de sodiu (NaOH) și soluția de carbonat de sodiu (Na2CO3). Ecuația chimică a acestei reacții este SO2 + NaOH → NaHSO3.
5. Principiul de funcționare al cuptorului cu sare topită cu sodă caustică
Utilizează schimbul de căldură dintre gazul de ardere și sarea topită pentru a conduce energia termică prin circulația fluxului de sare fierbinte. Mai exact, materialul de sare este încălzit până la punctul său de topire pentru a forma sare topită, iar energia termică din el este stocată într-un dispozitiv de stocare termică. Energia termică din sarea topită este apoi utilizată pentru a genera abur la temperatură înaltă și la presiune înaltă, care este transformat în energie electrică. În cele din urmă, saramura caldă și rece rămasă este returnată în cuptorul cu sare topită pentru încălzire pentru a obține reciclarea energiei termice. Acest principiu de funcționare face din cuptorul cu sare topită cu sodă caustică un echipament eficient și ecologic de conversie a energiei, care poate fi utilizat pe scară largă în multe domenii, cum ar fi generarea de energie solară termică, încălzirea industrială etc.
6. Metoda de tratare a prafului de uscare a sării industriale
Metodă fizică: Utilizați diferența de solubilitate dintre sarea industrială și clorură de sodiu pentru a obține o soluție saturată de azotat de potasiu. După răcire, cea mai mare parte va deveni un precipitat cristalin, în timp ce clorura de sodiu va fi în lichidul mamă. , se separă cristalele filtrate de lichidul mamă.
Metodă chimică: Mai întâi se dizolvă sarea industrială în apă pentru a face o soluție, se adaugă excesul de soluție de azotat de argint, ionii de argint reacţionează cu ionii de clorură pentru a forma un precipitat de clorură de argint, apoi se adaugă acid clorhidric în exces la soluție pentru a precipita ionii de argint în exces și se filtrează. În cele din urmă, soluția filtrată este încălzită pentru a îndepărta excesul de acid clorhidric.
Sarea reziduală de clorinare este deșeurile generate în procesul de clorinare a sării topite, în principal deșeuri care conțin sare și reziduuri de sare. Generarea acestor deșeuri este un produs inevitabil al procesului de clorinare, iar componentele și compoziția lor sunt legate de materiile prime de clorinare și solvenții utilizați. Metodele de tratare a sării reziduale clorurate includ zdrobire, reacție alcalină, filtru presă, filtrare de precizie, ultrafiltrare și alte etape. Produsele obținute în timpul procesului de tratament pot fi utilizate ca resurse. De exemplu, zgura fier-titan obținută prin filtrare prin presare poate fi utilizată ca resurse sau stivuită ca deșeu general. Saramura de clorură de sodiu obținută prin ultrafiltrare poate fi utilizată ca materie primă pentru procesul de preparare a sodei caustice prin electroliză membranară ionică sau Sarea solidă se obține după evaporare și recuperare.
Principalele diferențe dintre sistemul de tratare a gazelor de eșapament cu clorură de titan și sistemul de tratare a gazelor de eșapament cu magneziu electrolitic sunt următoarele:
Sistemul de tratare a gazelor reziduale de clorinare tratează în principal gazele reziduale generate în atelierul de clorinare, care includ în principal gaze acide precum clorul și clorura de hidrogen. Pentru a realiza purificarea și evacuarea gazelor reziduale, sistemul va efectua un tratament de spălare alcalină, va transforma gazele acide în substanțe sărate prin reacții chimice și va realiza evacuarea gazelor reziduale.
Sistemul de tratare a gazelor reziduale cu magneziu electrolitic tratează în principal gazele reziduale generate în atelierul de magneziu electrolitic, care include în principal gaz de clor și vapori de magneziu. Pentru a purifica și evacua gazele de eșapament, sistemul va efectua îndepărtarea prafului, va condensa vaporii de magneziu în particule de magneziu și va colecta clorul gazos pentru reutilizare. În același timp, sistemul va efectua și controlul difuziei gazului pentru a controla eficient vaporii de magneziu care nu au fost îndepărtați praful din gazele de evacuare din interiorul atelierului și pentru a preveni răspândirea acestora în mediul din afara atelierului.
În general, principala diferență între sistemul de tratare a gazelor reziduale cu clorură de titan burete și sistemul de tratare a gazelor reziduale cu magneziu electrolitic constă în diferitele componente și metode de tratare ale gazelor reziduale.
7. Procesul de tratare a gazelor reziduale cu clorură de titan cu burete și procesul de tratare a gazelor reziduale cu magneziu electrolitic:
Procesul de tratare a gazelor reziduale cu clorură de titan cu burete include în principal următorii pași:
Tratament de purificare umedă: În primul rând, gazul rezidual trebuie tratat prin purificare umedă. Acest pas implică în principal trimiterea gazului rezidual în echipamentul de purificare și pulverizarea acestuia cu apă pentru spălare. În timpul acestui proces, HCl și NaCl se vor dizolva în apă, iar TiCl4 se va hidroliza, spălând particulele solide de praf în apă. Echipamentele de purificare pot folosi turnuri de spălare, scrubere centrifuge, turnuri de absorbție a pulverizării și colectoare de praf cu spumă etc.
Declorinare: Pentru a elimina în continuare clorul, pot fi utilizate diferite metode în funcție de concentrația de clor. Când concentrația de clor din gazele de eșapament este scăzută, laptele de var (Ca(OH)2) este adesea pulverizat, iar clorul reacționează cu laptele de var pentru a genera Ca(ClO)2. Dacă concentrația de clor din gazele de eșapament este scăzută, dar volumul gazului rezidual este mare, NaOH sau Na2CO3 este adesea folosit pentru pulverizare, iar clorul va reacționa cu ele pentru a forma NaClO, care poate fi folosit ca pulbere de albire. Dacă concentrația de clor în gazele de eșapament este mare, dar volumul gazului rezidual este mic, spray-ul FeCl2 poate fi utilizat pentru a absorbi clorul. În acest proces, eluantul FeCl2 este preparat prin reacția prealabilă a piliturii de fier cu HCI. După eluare, se generează FeCl3. FeCl3 este adăugat cu pilitură de fier și redus la FeCl2 pentru reciclare.
Procesul de tratare electrolitică a gazelor reziduale cu magneziu include în principal următorii pași:
Electroliza magneziului: Atelierul de electroliză va electroliza clorura de magneziu produsă în atelierul de reducere pentru a produce magneziu și clor gazos. Magneziul produs prin electroliză este trimis la atelierul de reducere ca agent reducător pentru producerea buretelui de titan, în timp ce gazul de clor este trimis la atelierul de clorinare pentru producerea tetraclorurii de titan.
Tratamentul cu electroliză și re-aburire a gazelor reziduale: Sistemul de electroliză și re-aburire a gazelor reziduale îndeplinește funcțiile de purificare și descărcare a gazelor reziduale acide în sistemul de electroliză a magneziului și în atelierul de re-abur. Aceste gaze reziduale acide sunt compuse în principal din clor și acid clorhidric.
8. Poluanții sunt produși în timpul procesului de clorinare a buretelui de titan:
Cloruri organice: cum ar fi tetraclorura de titan, cloroformul, diclormetanul etc. Aceste organocloruri sunt adesea toxice și pot provoca poluarea mediului.
Cloruri anorganice: cum ar fi clorul, clorura de hidrogen, etc. Aceste cloruri anorganice sunt, de asemenea, toxice și pot provoca pericole pentru mediu și biologice.
Alți poluanți: Alți poluanți pot fi produși în timpul procesului de clorinare, cum ar fi fosgenul (COCl2), care sunt, de asemenea, substanțe toxice.
9. Principiul de oxidare al sistemului de tratare a gazelor de eșapament cu clorură de titan:
În principal, în anumite condiții de temperatură și presiune, oxigenul din aer este utilizat pentru a oxida tetraclorura de titan din gazele de eșapament în dioxid de titan. Mai exact, procesul de reacție de oxidare poate fi împărțit în următoarele etape:
Clorul reacționează cu oxigenul pentru a forma ioni de clorat: Cl2+O2=2ClO3
Ionii de clorat reacţionează cu tetraclorura de titan pentru a forma dioxid de titan şi clor: TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2
Acest proces se desfășoară la o anumită temperatură (cum ar fi 600-800 grade) și presiune (presiune normală). În același timp, trebuie adăugat un catalizator (cum ar fi pentoxidul de vanadiu etc.) pentru a reduce energia de activare a reacției și pentru a promova reacția. Dioxidul de titan rezultat poate fi reciclat ca produs secundar, în timp ce clorul poate fi reutilizat în producția de clorinare.
Trebuie remarcat faptul că procesul de oxidare se desfășoară în anumite condiții de temperatură și presiune, astfel încât condițiile de reacție trebuie să fie strict controlate și trebuie acordată atenție reciclării clorului din gazele de evacuare pentru a reduce costurile de producție și poluarea mediului.
10. Relația dintre titanul de ultimă generație și aliajele de titan și burete de titan:
În primul rând, titanul și aliajele de ultimă generație se referă la titan și aliaje de titan cu proprietăți excelente și utilizări speciale, cum ar fi rezistență ridicată, tenacitate ridicată, rezistență la coroziune, performanță la temperaturi ridicate etc. Buretele de titan este un aliaj de titan produs de reacția tetraclorurii de titan și magneziu. De obicei, este folosit ca materie primă pentru producția de titan și aliaje de ultimă generație.
Mai exact, relația dintre titanul de ultimă generație și aliajele de titan și buretele de titan se reflectă în principal în următoarele aspecte:
Materii prime: buretele de titan este una dintre materiile prime pentru producerea de titan și aliaje de ultimă generație. Prin prelucrarea și alierea ulterioară a buretelor de titan, pot fi produse titan și aliaje de ultimă generație cu proprietăți excelente.
Procesul de producție: Procesele de producție ale titanului și aliajelor de ultimă generație sunt similare cu cele ale buretelui de titan, care necesită o serie de topire, prelucrare și tratament termic. Cu toate acestea, procesul de producție de titan și aliaje de ultimă generație este mai complex și mai sofisticat, necesitând cerințe tehnice mai ridicate și un control mai strict al calității.
Domenii de aplicare: titanul și aliajele de ultimă generație sunt utilizate în principal în domeniul aerospațial, militar, petrochimic și în alte domenii și au o gamă largă de utilizări. Buretele de titan este utilizat în principal pentru a produce piese din aliaj de titan de înaltă rezistență, rezistente la coroziune, necesare în industria aerospațială, automobile și alte domenii.
În general, există o relație strânsă între titanul de ultimă generație și aliajele de titan și buretele de titan. Există anumite asemănări între procesele lor de producție, materiile prime și domeniile de aplicare, dar în ceea ce privește tehnologia de producție, performanța produsului și domeniile de aplicare, există și anumite diferențe.
11. Fluxul procesului de purificare high-end a titanului este următorul:
Ca materie primă este selectat dioxid de titan de înaltă puritate și se adaugă un agent reducător pentru tratamentul de reducere.
Dioxidul de titan redus este murat pentru a îndepărta impuritățile.
După decapare, dioxidul de titan este spălat cu apă și uscat, apoi se adaugă un agent reducător pentru reducerea la temperatură înaltă.
Buretele de titan redus este zdrobit și măcinat pentru a obține un burete de titan cu particule fine.
Buretele de titan cu granulație fină este topit la temperaturi ridicate, iar tehnologia de topire în vid este utilizată pentru a îndepărta impuritățile și gazele.
După rafinare, buretele de titan este turnat continuu și turnat sub presiune pentru a obține lingouri de titan de înaltă puritate.
Folosind tehnologia de forjare la temperatură înaltă, lingourile de titan sunt forjate la temperaturi ridicate pentru a obține materiale de titan de înaltă puritate.
