Herstellung von Titanschwamm durch thermische Reduktion von Magnesium
Das schwammartige Metalltitan, das durch thermische Reduktion von metallischem Magnesia entsteht, wird „Schwammtitan“ genannt. Der Reinheitsgrad (Masse) von Titanschwamm beträgt im Allgemeinen 99,1 bis 99,7. Der Gesamtprozentsatz (Masse) des Verunreinigungselements beträgt 0.3-0.9, der Prozentanteil (Masse) des Verunreinigungselements Sauerstoff beträgt 0.06-0.20 und die Härte ( HB) ist 100-157. Je nach unterschiedlicher Reinheit wird es in fünf Qualitäten von WHTiO bis MHTi4 unterteilt.
Titanschwamm ist der Hauptrohstoff für die Herstellung industrieller Titanlegierungen und seine Herstellung ist das grundlegende Bindeglied der Titanindustrie. Es ist der Rohstoff für Titanmaterial, Titanpulver und andere Titanteile. Verwandeln Sie Ilmenit in Titantetrachlorid, geben Sie es in einen verschlossenen Edelstahltank, füllen Sie ihn mit Argongas, lassen Sie es mit metallischem Magnesium reagieren und erhalten Sie einen „Titanschwamm“. Dieser poröse „Titanschwamm“ kann nicht direkt verwendet werden und muss in einem Elektroofen zu einer Flüssigkeit geschmolzen werden, bevor er in Titanbarren gegossen wird.
Magnetothermale Herstellung von Titanschwamm: Titan als chemisches Element wurde 1791 von Rev. William Gregor, einem englischen Priester und Mineralogen, in Eisenerz entdeckt. Da Titan eine starke Affinität zu Elementen wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff hat und bei hohen Temperaturen mit den meisten feuerfesten Materialien reagiert, ist der Extraktionsprozess von Titanmetall sehr kompliziert und schwierig. Bis 1910 erhitzte Matthew A. Hunter vom Rensselaer Polytechnic Institute in den Vereinigten Staaten Titantetrachlorid und Natrium auf 700-800 Grad Celsius, um hochreines Titan zu extrahieren. Diese Methode wird Hunter-Methode genannt. . Allerdings war die Anwendung von Titan damals auf das Labor beschränkt. Erst 1932 zeigte William Justin Kroll, dass Titan durch Reduktion von Titantetrachlorid mit Magnesium gewonnen werden konnte. Acht Jahre später verbesserte er das Verfahren, indem er Magnesium und sogar Natrium zur Titanreduktion einsetzte, eine Methode, die als Kroll-Verfahren oder Magnesia-Verfahren bekannt wurde. Das thermische Magnesiumverfahren ist derzeit das weltweit am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von Titan. Damit kann Titanmetall in Massenproduktion hergestellt werden und in die Reihe moderner technischer Werkstoffe aufgenommen werden.
Das Prinzip der Herstellung von Titanschwamm mit der Magnesia-Methode ist: In einer Argonatmosphäre bei 880 Grad -950 Grad durchläuft das raffinierte Titantetrachlorid eine Reduktionsreaktion mit metallischem Magnesium, um schwammiges metallisches Titan und Magnesiumchlorid sowie das Magnesiumchlorid zu erhalten wird aus dem Reduktionsofen ausgetragen. Durch Vakuumdestillation werden das verbleibende Magnesiumchlorid und überschüssiges Magnesium in den Poren des Titanschwamms entfernt, um Titanschwamm zu erhalten. Der Prozessablauf zur Herstellung einer Titanschwammlegierung durch das thermische Magnesiumverfahren ist wie folgt:
Das Nebenprodukt Magnesiumchlorid, das bei der Reduktionsreaktion unter Verwendung von metallischem Magnesium als Reduktionsmittel im Magnesium-Thermoverfahren entsteht, wird elektrolytisch zurückgewonnen, um Magnesium und Chlor zurückzugewinnen. Magnesium nimmt weiterhin an der Reduktionsreaktion teil und Chlorgas wird zum Recycling in die Ökologisierungswerkstatt transportiert. Nachdem das Destillationskondensat geschmolzen ist, wird das Magnesiumchlorid abgeführt und das verbleibende Magnesium kann als Magnesiumreduktionsmittel verwendet werden, um weiterhin am thermischen Magnesiumproduktionsprozess teilzunehmen. Daher wird bei der Herstellung von Magnesiumoxid die Wiederverwertung von metallischem Magnesium und Chlor realisiert. Das Recycling von Magnesiumchlorgas reduziert die Umweltbelastung bei der Herstellung von Titanschwamm und senkt den Energieverbrauch in der Produktion.
