Как се произвежда титанът?
Процесът на Крол
Процесът на Kroll произвежда предимно титан с висока чистота. Това започва с отстраняването на титанова руда, която е главно илменит или рутил, и след това се превръща в титанов тетрахлорид (TiCl₄) чрез карбохлориране. Междинното съединение се пречиства чрез дестилация, преди да се редуцира в присъствието на магнезий в инертна атмосфера, за да се получи титанова гъба. Твърдата титанова гъба, която се получава, се отстранява, начупва се на малки парчета и се претопява, за да се получи течен метал. Разработен от Уилям Крол през 40-те години на миналия век, този метод остава централен за производството на титан поради неговата рентабилност при производството на метал, готов за промишлени цели.
Значението на титановата руда в производството
Ефикасният и ефективен производствен процес изисква суровини за създаване на титанов метал, който се предлага само от източници на титанова руда. Днес обикновено се използват две основни руди - илменит и рутил. Обикновено илменитът (FeTiO₃) съдържа около 45-60% TiO₂, докато рутилът (TiO₂) съдържа много по-висока концентрация приблизително 90-95%. В резултат на своята твърдост рутилът има по-ниски изисквания за обработка, което го прави по-предпочитан, но оскъден ресурс.
Основни технически параметри:
Съдържание на титанов диоксид: Пряко свързано с това колко ефективен ще бъде процесът на Kroll в зависимост от това колко чисти са рудите, като рутил, намалява както разходите, така и времето за обработка.
Твърдост на руда: И двата минерала обикновено са твърди, но механичните характеристики влияят върху процесите на смилане и екстракция.
Нива на примеси: Трябва да се направят допълнителни стъпки, за да се премахнат примеси като желязо от илменит; това се отразява на общия добив и качество.
Производителите могат да осигурят по-висок добив и нива на чистота в крайния титанов метал чрез подходящо снабдяване и обработка на висококачествена титанова руда, като в крайна сметка подобряват нейното приложение в различни индустрии.
Ролята на магнезия и хлорида в производството на титан
Магнезият и хлоридът играят значителна роля в процеса на производство на титан с помощта на процеса на Крол. Като редуциращ агент, магнезият превръща титановия тетрахлорид (TiCl₄) в изходен материал от титановата гъба. Тази стъпка включва хлориране на титанова руда, за да се получи пречистен TiCl₄, летливо съединение. Титановият оксид се превръща в TiCl₄ на този етап с помощта на хлорид.
В реакцията на сърцевината по време на инертна атмосфера стопеният магнезий се смесва с TiCl4 при много високи температури около 800-900 градуса, което води до редукция на TiCl4 до титанова гъба и производство на MgCl₂ като страничен продукт. Общата реакция е както следва:\[ TiCl₄ + 2Mg \rightarrow Ti + 2MgCl₂ \]
Остатъците от MgCl₂ трябва да бъдат отстранени обикновено чрез електролитни техники, които също възстановяват магнезий за използване отново в рамките на този цикъл, което го прави устойчив. Ефективността на магнезия и нивата на чистота по отношение на хлорида влияят пряко върху добива и качеството, произведени от титанови гъби, като по този начин подчертават тяхното значение в производството на титан.
