¿Qué es la esponja de titanio?

¿Qué es la esponja de titanio?

El titanio esponjoso es un tipo de titanio esponjoso producido por reducción térmica del metal. La pureza% (masa) es generalmente del 99,1-99,7. La cantidad total del elemento de impureza% (masa) es de 0,3-0,9, el elemento de impureza oxígeno% (masa) es de 0,06-0,20, y la dureza (HB) es de 100-157. Según la pureza, puede dividirse en cinco grados: de whtio a mhti4. Es la principal materia prima de la aleación industrial de titanio. La producción de esponja de titanio es el eslabón básico de la industria del titanio. Es la materia prima del material de titanio, del polvo de titanio y de otros componentes de titanio. Convertir la ilmenita en tetracloruro de titanio, y ponerlo en un tanque sellado de acero inoxidable. llenos de argón para hacerlos reaccionar con magnesio metálico y obtener "titanio esponja". Este tipo de "titanio esponja" no pueden utilizarse directamente, y deben fundirse en líquido en un horno eléctrico antes de poder fundirlos en lingotes de titanio.

¿Cómo se procesa la esponja de titanio?

Proceso de cloracióness

El tetracloruro de titanio se utiliza principalmente para producir esponja de titanio, dióxido de titanio y tricloruro de titanio. Existen muchos métodos de preparación, como la cloración en ebullición, la cloración en sal fundida y la cloración en horno de cuba. La cloración en ebullición es el método principal para producir tetracloruro de titanio (adoptado por China, Japón y Estados Unidos), seguido de la cloración en sal fundida (adoptada por los países de la CEI), mientras que la cloración en horno de cuba se ha eliminado. La cloración en ebullición se basa generalmente en materiales ricos en titanio de alta calidad con bajo contenido en calcio y magnesio, mientras que la cloración en sales fundidas puede utilizar materiales con alto contenido en calcio y magnesio.

Baceitado cloración

La cloración en ebullición es un método para producir tetracloruro de titanio utilizando material fino rico en titanio y agente reductor de carbono sólido (coque de petróleo) en presencia de alta temperatura y flujo de cloro. Este método tiene las características de acelerar el proceso de transferencia de masa y transferencia de calor entre las fases gaseosa y sólida y reforzar la producción. Las materias primas utilizadas para la cloración en ebullición en el país y en el extranjero son la escoria de alto titanio, el rutilo natural, el rutilo artificial, etc. El diámetro del horno de cloración de lecho fluidizado de nueva construcción en la planta de titanio de Fushun y la planta de titanio de Zunyi es de Φ 1,4m y Φ 2,4m respectivamente, y se adopta la tecnología única de cloración sin placa de tamiz, entre las cuales la producción diaria diseñada de la planta de titanio de Zunyi es de 70t.

Cloración con sales fundidas

La cloración con sal fundida es un método de preparación de tetracloruro de titanio mediante la suspensión de escoria de titanio molida o rutilo y coque de petróleo en un medio de sal fundida (compuesto principalmente por KCl, NaCl, MgCl2 y CaCl2) y la introducción de gas cloro. Generalmente, el electrolito residual del magnesio electrolítico también puede utilizarse para inyectar cloro en condiciones de 973k ~ 1073k, por lo que la velocidad de la reacción de cloración se ve afectada por la naturaleza y la composición de la masa fundida, el tipo de agente reductor, la naturaleza de la materia prima, la temperatura de cloración, la concentración de cloro y la velocidad de penetración, la altura de la masa fundida, la distribución del carbono y otros factores.

Cloración con sales fundidas

El método de cloración con sales fundidas se desarrolló en los años 60 en la antigua Unión Soviética para producir tetracloruro de titanio. Este método no sólo es adecuado para las características de la materia prima de la antigua Unión Soviética (la escoria de titanio contiene aproximadamente 6% CaO + MgO), sino que también tiene una capacidad de horno de 20 t / m2 ~ 25 t / m2 de tetracloruro de titanio y un área de sección de 6 m2 en la sección de sal fundida. La producción diaria de tetracloruro de titanio en el horno de cloración de sal fundida a gran escala es de 120 t ~ 150 t, originalmente horno rectangular, ahora se cambia a horno circular. El tamaño del horno circular de cloración de sal fundida es Φ 5,0 M × 8,5 m, el diámetro interior es de 2,76 m, y el rectángulo es de 4,5 m × 3,5 m × 8,5 M. No hay ángulo muerto en el horno circular, y se aumenta la resistencia del cuerpo del horno. El horno se revisa una vez cada tres años, lo que supone casi una vez más que la vida útil del horno rectangular. Pueden utilizarse muchos tipos de materiales ricos en titanio para la cloración con sales fundidas. Además de la escoria de titanio que contiene calcio y magnesio, se utiliza ampliamente la escoria de titanio (TiO2 87% ~ 91%) fundida por rutilo (fe2o3tio2), y también puede utilizarse rutilo.
Se utiliza en Ucrania desde hace más de 40 años. No sólo es adecuado para el alto contenido de MgO y Cao en concentrado de titanio en Ucrania, pero también tiene las siguientes ventajas: 1) alta productividad unitaria de la planta de cloración, hasta 20 t / m2 - d ~ 25 t / m2 - D TiCl4; 2) baja temperatura de cloración (800 ℃), muchas impurezas no entrarán en TiCl4 debido a la cloración; 3) tasa de recuperación de titanio de la carga del horno a tetracloruro de titanio es alta (95%); sal fundida en sí tiene la función de purificación de TiCl4, la obtención de TiCl4 con bajo contenido de impurezas, el contenido total de vanadio, cloro, silicio, carbono y otras impurezas ≤ 2%; el producto de TiCl4 es superior a 98%, lo que puede hacer que AlCl3, FeCl3, Cao, MgO y SiO2 Y otras impurezas permanezcan en el medio de la sal fundida, y luego se descarguen; 4) los requisitos para la composición granulométrica de las materias primas no son elevados, y se puede utilizar la escoria de titanio con un tamaño de partícula pequeño; 5) el proceso de reacción no produce CoCl2, y el gas residual no tiene riesgo de explosión. El contenido de Cl2 y HCl en el gas residual es muy pequeño, y la contaminación del medio ambiente también es reducida.

Cloración del eje

La cloración en horno de cuba es un método de preparación del tetracloruro de titanio que consiste en moler la escoria de titanio clorado (o rutilo) y coque de petróleo, mezclarlo con aglutinante, hacer un pellet y coquizarlo, apilar el pellet en horno de cloración de cuba, actuando como capa sólida y gas cloro, lo que también se denomina cloración en capa fija o cloración en pellet. Este método ha sido básicamente eliminado.

Método de reducción del Mg

La esencia de la reducción de magnesio es hacer reaccionar el tetracloruro de titanio con el magnesio metálico en atmósfera de argón a 880 ℃ ~ 950 ℃ para obtener titanio esponjoso y cloruro de magnesio. El cloruro de magnesio y el exceso de magnesio en el titanio esponjoso se eliminan por destilación al vacío, a fin de obtener titanio puro. El magnesio fundido puede recuperarse mediante condensado de destilación, y el cloruro de magnesio puede recuperarse mediante electrólisis de sales fundidas. La preparación de titanio a partir de tetracloruro de titanio se divide en dos etapas: reducción y destilación. Durante mucho tiempo, la reducción y la destilación se llevan a cabo paso a paso, pero tienden a combinarse y a gran escala.

Las principales reacciones de reducción del magnesio son las siguientes:

• TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2

En el proceso de reducción, las impurezas traza del TiCl4, como AlCl3, FeCl3, SiCl4 y vocl3, son reducidas por el magnesio para formar los metales correspondientes, que se mezclan en la esponja de titanio. Las impurezas como el potasio, el calcio y el sodio mezclados en el magnesio también son reductores. Reducen el TiCl4 y generan los correspondientes cloruros de impurezas. El proceso de reducción del magnesio incluye: gasificación de TiCl4 líquido → difusión externa de TiCl4 y mg líquido → adsorción de TiCl4 y moléculas de Mg en el centro activo → reacción química en el centro activo → nucleación de la cristalización → crecimiento del cristal de titanio → desorción de MgCl2 → difusión externa de MgCl2. El paso clave en este proceso es la cristalización y nucleación, acompañada de nucleación heterogénea.
Los productos de reducción de magnesio tras la descarga de MgCl2 contienen 55% ~ 60% de titanio, 25% ~ 30% de magnesio, 210% ~ 15% de MgCl2, y una pequeña cantidad de TiCl3 y ticl2. El magnesio y el MgCl2 presentes en el titanio esponjoso se separan por destilación.
En el proceso de destilación al vacío, el titanio esponjoso producto de la reducción se sinterizó a alta temperatura durante mucho tiempo, se densificó gradualmente, los poros se estrecharon gradualmente, la estructura dendrítica desapareció y, finalmente, se convirtió en un bulto, comúnmente conocido como bulto de titanio.

¿Para qué se utiliza la esponja de titanio?

La esponja de titanio es el producto en su forma más pura y se utiliza como base de aleaciones de titanio, palanquillas, lingotes, etc.

¿Cuáles son las ventajas de la esponja de titanio?

• Resistencia a la corrosión
• Resistente al fuego y a los golpes
• Peso ligero
• Bajo coste de mantenimiento
• Biocompatible
• Reciclable

Productores de esponja de titanio

Hay casi tan pocos productores de esponja de titanio cotizados como de ilmenita y rutilo. Y la producción de esponja se concentra actualmente en sólo seis países, siendo China a la vez el mayor productor y el que tiene la mayor capacidad de producción.

En cuanto al mercado de la esponja de titanio, Estados Unidos, Europa y Corea del Sur son los principales destinos de exportación de la esponja de titanio producida en China. En los últimos años, la producción de esponja de titanio ha disminuido gradualmente en Estados Unidos, donde los fabricantes de productos de titanio, entre ellos TIMET, sufren escasez de este material. En cuanto al mercado europeo, depende totalmente de la esponja de titanio importada. En la actualidad, VSMPO-AVISMA y ATI son los principales productores de esponja de titanio aeroespacial en los mercados europeo y estadounidense. Las empresas chinas de esponja de titanio se centran principalmente en la producción de esponja de titanio industrial.
Fuente: Fabricante de tubos de titanio en China: www.titaniuminfogroup.com