Postopek izdelave titanove gobe
1. Goba iz titana
Je gobasti kovinski titan, proizveden s termično redukcijo kovine, in je surovina za materiale za predelavo titana. Pridobiva se iz rutilnega ilmenita in se po taljenju in kovanju spremeni v različne materiale iz titanove zlitine. Glede na različno čistost lahko gobasti titan razdelimo na sedem razredov, od enega do pet, ter razred 0 in 0A. Vsebnost titana se giblje od 98,5 do 99,7. Manjše kot je število, večja je vsebnost titana.
Razvrstitev titanove gobe je v glavnem razvrščena glede na njeno kemično sestavo, poroznost in trdnost. Posebna razvrstitev je naslednja:
Glede na kemično sestavo in trdoto po Brinellu lahko izdelke iz titanove gobe razdelimo v 7 znamk (razredov): MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.
Glede na poroznost in adsorpcijsko sposobnost lahko titanovo gobo razdelimo na dva razreda: nizko poroznost in visoko poroznost. Nizkoporozna titanova goba ima boljšo zračnost, medtem ko ima visokoporozna titanova goba večjo površino in boljšo adsorpcijsko sposobnost.
Glede na stopnjo trdnosti lahko titanovo gobo razdelimo v različne razrede. Titanova goba z večjo trdnostjo lahko prenese večjo silo, ima boljšo vzdržljivost in sposobnost proti deformacijam ter je primerna za nekatere scenarije uporabe z majhno obremenitvijo ali nizkim pritiskom. Titanova goba z nižjo trdnostjo je primerna za uporabo z majhno obremenitvijo ali nizkim pritiskom.
2. Titanova goba je v glavnem razdeljena na polne in polprocesne procese:
Celoten proces vključuje predvsem tri postopke: rafiniranje s kloriranjem, redukcijsko destilacijo in elektrolizo magnezija. Najprej materiale, bogate s titanom, kloriramo in rafiniramo, da proizvedemo titanov tetraklorid, nato pa titanov tetraklorid reduciramo z magnezijem, da dobimo titanovo gobo. Nazadnje se elektroliza uporabi za redukcijo magnezijevega klorida, ki nastane v koraku redukcije, v plinast klor in magnezij za recikliranje.
Polprocesni proces neposredno kupi rafiniran titanov tetraklorid in proizvede titanovo gobo po redukciji, pri čemer se izpustijo postopki rafiniranja klorida in elektrolize magnezija. Ker magnezij ne sodeluje v ciklu, so stroški polprocesne titanove gobe na splošno višji.
3. Snovi, ki se uporabljajo pri proizvodnji titanove gobe:
Glede na proizvodni proces lahko nastanejo različne vrste in količine odpadkov in produktov. Na splošno med proizvodnjo titanove gobe nastajajo tako plinasti odpadki, kot so klor, vodikov klorid in titanov tetraklorid, kot trdni odpadki, kot so halogenidi. Večino teh odpadkov je treba ustrezno obdelati ali reciklirati, da se zagotovi varnost in varstvo okolja proizvodnega procesa.
Poleg tega bo med proizvodnim procesom titanove gobe nastala velika količina odpadne vode. Te odpadne vode vsebujejo predvsem snovi, kot sta vodikov klorid in titanov tetraklorid, ki jih je treba očistiti, da ustrezajo standardom izpustov ali standardom recikliranja.
4. Postopek obdelave sekundarnega alkalnega pranja
Gre za izboljšano metodo razžveplanja z alkalnim pranjem, ki za razžveplanje uporablja dva neprekinjena pralnika. V prvostopenjskem pralniku pride neobdelani plin v stik z raztopino alkalije, kar povzroči reakcijo plin-tekočina. Žveplov dioksid reagira s hidroksidom v alkalijski raztopini in tvori tiosulfat. Običajno uporabljene alkalijske raztopine vključujejo raztopino natrijevega hidroksida (NaOH) in raztopino natrijevega karbonata (Na2CO3). Kemijska enačba te reakcije je SO2 + NaOH → NaHSO3.
5. Načelo delovanja peči za staljeno sol s kavstično sodo
Izkorišča izmenjavo toplote med zgorevalnim plinom in staljeno soljo za prevajanje toplotne energije skozi kroženje toka vroče soli. Natančneje, solni material se segreje do tališča, da nastane staljena sol, toplotna energija v njem pa se shrani v napravi za shranjevanje toplote. Toplotna energija v staljeni soli se nato uporabi za ustvarjanje visokotemperaturne in visokotlačne pare, ki se pretvori v električno energijo. Na koncu se preostala vroča in hladna slanica vrne v peč za staljeno sol za ogrevanje, da se doseže recikliranje toplotne energije. Zaradi tega načela delovanja je peč za staljeno sol s kavstično sodo učinkovito in okolju prijazno opremo za pretvorbo energije, ki se lahko široko uporablja na številnih področjih, kot je proizvodnja sončne toplotne energije, industrijsko ogrevanje itd.
6. Metoda obdelave prahu za sušenje industrijske soli
Fizikalna metoda: Izkoristite razliko v topnosti med industrijsko soljo in natrijevim kloridom, da pripravite nasičeno raztopino kalijevega nitrata. Po ohlajanju bo večina postala kristalna oborina, medtem ko bo natrijev klorid v matični lužnici. , ločite filtrirane kristale od matične lužnice.
Kemijska metoda: najprej raztopite industrijsko sol v vodi, da dobite raztopino, dodajte presežek raztopine srebrovega nitrata, srebrovi ioni reagirajo s kloridnimi ioni, da nastane oborina srebrovega klorida, nato raztopini dodajte presežek klorovodikove kisline, da oborite presežne srebrove ione, in filtrirajte. Nazadnje se filtrirana raztopina segreje, da se odstrani odvečna klorovodikova kislina.
Odpadna sol iz kloriranja je odpadek, ki nastane v procesu kloriranja staljene soli, predvsem odpadki, ki vsebujejo sol, in ostanki soli. Nastajanje teh odpadkov je neizogiben produkt procesa kloriranja, njihove sestavine in sestava pa so povezani z uporabljenimi surovinami za kloriranje in topili. Metode obdelave klorirane odpadne soli vključujejo drobljenje, alkalno reakcijo, filtrirno stiskalnico, natančno filtracijo, ultrafiltracijo in druge korake. Izdelke, pridobljene med procesom obdelave, lahko uporabimo kot vire. Na primer, železo-titanovo žlindro, pridobljeno s filtracijo v stiskalnici, je mogoče uporabiti kot vir ali zložiti kot splošni odpadek. Slanico natrijevega klorida, pridobljeno z ultrafiltracijo, lahko uporabimo kot surovino za postopek priprave kavstične sode z elektrolizo z ionsko membrano ali pa po izhlapevanju in predelavi dobimo trdno sol.
Glavne razlike med gobastim sistemom za obdelavo izpušnih plinov iz titanovega klorida in elektrolitskim sistemom za obdelavo izpušnih plinov z magnezijem so naslednje:
Sistem za obdelavo izpušnih plinov s kloriranjem v glavnem obdela odpadni plin, ki nastane v delavnici za kloriranje, ki vključuje predvsem kisle pline, kot sta klor in vodikov klorid. Da bi dosegli čiščenje in odvajanje odpadnih plinov, bo sistem izvajal alkalno pranje, pretvorbo kislih plinov v soli s kemičnimi reakcijami in realizacijo odvajanja odpadnih plinov.
Elektrolitski sistem za obdelavo izpušnih plinov iz magnezija v glavnem obdeluje odpadni plin, ki nastane v elektrolitski delavnici za magnezij, ki vključuje predvsem klor in magnezijeve hlape. Za čiščenje in odvajanje izpušnih plinov bo sistem izvedel odstranjevanje prahu, kondenzacijo magnezijeve pare v magnezijeve delce in zbiranje klorovega plina za ponovno uporabo. Hkrati bo sistem izvajal tudi nadzor difuzije plina, da bi učinkovito nadzoroval hlape magnezija, ki niso bili odstranjeni iz prahu v izpušnih plinih v delavnici, in preprečil njihovo širjenje v okolje zunaj delavnice.
Na splošno je glavna razlika med sistemom za obdelavo odpadnega plina iz gobastega titanovega klorida in elektrolitskim sistemom za obdelavo odpadnega plina iz magnezija v različnih komponentah odpadnega plina in metodah obdelave.
7. Postopek obdelave izpušnih plinov s spužvastim titanovim kloridom in postopek elektrolitske obdelave izpušnih plinov z magnezijem:
Postopek obdelave izpušnih plinov iz gobastega titanovega klorida vključuje predvsem naslednje korake:
Obdelava z mokrim čiščenjem: Najprej je treba odpadne pline obdelati z mokrim čiščenjem. Ta korak v glavnem vključuje pošiljanje odpadnega plina v čistilno opremo in pršenje z vodo za pranje. Med tem postopkom se bosta HCl in NaCl raztopila v vodi, TiCl4 pa bo hidroliziral, pri čemer se bodo trdni delci prahu spirali v vodo. Oprema za čiščenje lahko uporablja pralne stolpe, centrifugalne pralnike, stolpe za absorpcijo pršila in penaste zbiralnike prahu itd.
Dekloriranje: Za nadaljnje odstranjevanje klora je mogoče uporabiti različne metode, odvisno od koncentracije klora. Ko je koncentracija klora v izpušnih plinih nizka, se pogosto razprši apneno mleko (Ca(OH)2), ki klor reagira z apnenim mlekom, da nastane Ca(ClO)2. Če je koncentracija klora v izpušnem plinu nizka, vendar je prostornina izpušnega plina velika, se za škropljenje pogosto uporablja NaOH ali Na2CO3, klor pa bo reagiral z njima in tvoril NaClO, ki se lahko uporablja kot belilni prašek. Če je koncentracija klora v izpušnem plinu visoka, vendar je prostornina izpušnega plina majhna, lahko za absorpcijo klora uporabite pršilo FeCl2. Pri tem postopku se eluent FeCl2 pripravi s predhodno reakcijo železovih opilkov s HCl. Po eluciji nastane FeCl3. FeCl3 se doda z železovimi opilki in reducira v FeCl2 za recikliranje.
Postopek elektrolitske obdelave izpušnih plinov z magnezijem v glavnem vključuje naslednje korake:
Elektroliza magnezija: Delavnica za elektrolizo bo elektrolizirala magnezijev klorid, proizveden v delavnici za redukcijo, za proizvodnjo magnezija in plinastega klora. Magnezij, proizveden z elektrolizo, se pošlje v redukcijsko delavnico kot redukcijsko sredstvo za proizvodnjo titanove gobe, medtem ko se plin klor pošlje v klorirno delavnico za proizvodnjo titanovega tetraklorida.
Obdelava izpušnih plinov z elektrolizo in ponovnim uparjanjem: Sistem za obdelavo izpušnih plinov z elektrolizo in ponovnim uparjanjem opravlja funkcije čiščenja in odvajanja kislih odpadnih plinov v sistemu za elektrolizo magnezija in delavnici za ponovno uparjanje. Ti kisli odpadni plini so v glavnem sestavljeni iz klora in vodikovega klorida.
8. Med postopkom kloriranja titanove gobe nastajajo onesnaževala:
Organski kloridi: kot so titanov tetraklorid, kloroform, diklorometan itd. Ti organokloridi so pogosto strupeni in lahko povzročijo onesnaženje okolja.
Anorganski kloridi: kot so klor, vodikov klorid itd. Ti anorganski kloridi so tudi strupeni in lahko povzročijo okoljske in biološke nevarnosti.
Druga onesnaževala: med postopkom kloriranja lahko nastanejo nekatera druga onesnaževala, kot je fosgen (COCl2), ki so prav tako strupene snovi.
9. Oksidacijski princip gobastega sistema za obdelavo izpušnih plinov iz titanovega klorida:
Predvsem pod določenimi temperaturnimi in tlačnimi pogoji se kisik v zraku uporablja za oksidacijo titanovega tetraklorida v izpušnih plinih v titanov dioksid. Natančneje, proces oksidacijske reakcije lahko razdelimo na naslednje korake:
Klor reagira s kisikom in tvori kloratne ione: Cl2+O2=2ClO3
Kloratni ioni reagirajo s titanovim tetrakloridom in tvorijo titanov dioksid in klor: TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2
Ta postopek poteka pri določeni temperaturi (na primer 600-800 stopinj) in tlaku (normalni tlak). Hkrati je treba dodati katalizator (kot je vanadijev pentoksid itd.), da se zmanjša aktivacijska energija reakcije in pospeši reakcija. Nastali titanov dioksid se lahko reciklira kot stranski produkt, medtem ko se lahko klor ponovno uporabi v proizvodnji kloriranja.
Upoštevati je treba, da se proces oksidacije izvaja pod določenimi temperaturnimi in tlačnimi pogoji, zato je treba reakcijske pogoje strogo nadzorovati, pozornost pa je treba nameniti recikliranju klora v izpušnih plinih, da se zmanjšajo proizvodni stroški in onesnaževanje okolja.
10. Razmerje med vrhunskim titanom in titanovimi zlitinami ter titanovo gobo:
Prvič, vrhunski titan in titanove zlitine se nanašajo na titan in titanove zlitine z odličnimi lastnostmi in posebnimi uporabami, kot so visoka trdnost, visoka žilavost, odpornost proti koroziji, zmogljivost pri visokih temperaturah itd. Titanova goba je titanova zlitina, ki jo proizvaja reakcija titanovega tetraklorida in magnezija. Običajno se uporablja kot surovina za proizvodnjo vrhunskega titana in titanovih zlitin.
Natančneje, razmerje med vrhunskim titanom in titanovimi zlitinami ter titanovo gobo se odraža predvsem v naslednjih vidikih:
Surovine: titanova goba je ena od surovin za proizvodnjo vrhunskega titana in titanovih zlitin. Z nadaljnjo obdelavo in legiranjem titanove gobe je mogoče izdelati vrhunski titan in titanove zlitine z odličnimi lastnostmi.
Proizvodni proces: proizvodni procesi vrhunskega titana in titanovih zlitin so podobni tistim iz titanove gobe, ki zahteva vrsto taljenja, predelave in toplotne obdelave. Vendar pa je proizvodni proces vrhunskega titana in titanovih zlitin bolj zapleten in sofisticiran ter zahteva višje tehnične zahteve in strožji nadzor kakovosti.
Področja uporabe: Vrhunski titan in titanove zlitine se večinoma uporabljajo v vesolju, vojski, petrokemičnih in drugih področjih ter imajo širok spekter uporabe. Titanova goba se uporablja predvsem za izdelavo delov iz titanove zlitine visoke trdnosti, odpornih proti koroziji, ki so potrebni v vesolju, avtomobilih in na drugih področjih.
Na splošno obstaja tesna povezava med vrhunskim titanom in titanovimi zlitinami ter titanovo gobo. Obstajajo nekatere podobnosti med njihovimi proizvodnimi procesi, surovinami in področji uporabe, vendar pa obstajajo tudi določene razlike v proizvodni tehnologiji, zmogljivosti izdelkov in področjih uporabe.
11. Potek postopka vrhunskega čiščenja titana je naslednji:
Kot surovina je izbran titanov dioksid visoke čistosti, za redukcijsko obdelavo pa je dodano redukcijsko sredstvo.
Reducirani titanov dioksid se luži, da se odstranijo nečistoče.
Po luženju se titanov dioksid spere z vodo in posuši, nato pa se doda redukcijsko sredstvo za redukcijo pri visoki temperaturi.
Zmanjšano titanovo gobo zdrobimo in zmeljemo, da dobimo titanovo gobo s finimi delci.
Drobnozrnati gobasti titan se tali pri visokih temperaturah, za odstranjevanje nečistoč in plinov pa se uporablja tehnologija vakuumskega taljenja.
Po rafiniranju se titanova goba nenehno uliva in tlačno uliva, da dobimo ingote titana visoke čistosti.
S tehnologijo visokotemperaturnega kovanja se titanovi ingoti kujejo pri visokih temperaturah, da se pridobijo titanovi materiali visoke čistosti.
