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Titan-Verarbeitungstechnologie

Titan-Verarbeitungstechnologie


Titan hat einzigartige Eigenschaften der niedrigen Dichte, hohe spezifische Festigkeit, Hochtemperatur Kraft, starke Korrosionsbeständigkeit.


Als eine Art von Titan-Metall-Struktur, die Inhalte in der Erdkruste in der vierten Reihe, an zweiter Stelle nach Eisen, Aluminium, Magnesium, nickel, mehr als die Summe von Kupfer, Chrom, Blei, Zinn und Zink.


Jedoch das derzeitige System der Titan Produktion ist sehr komplex, und die Kosten sind hoch. Titan ist teuer, weil das Metall aus Erz zu verfeinern Prozess eine mehrstufige Batch-Prozess, Hochtemperatur.


Dieses Papier wird zunächst die aktuellen Titan-Technologie beschreiben, dann diskutieren die vier am meisten vielversprechende Methode zur Reduzierung der Kosten von Titan. Diese Methoden umfassen Kroll, Hunter und Cambridge Armstrong-Methode.


1 die aktuellen Titan-Extraktions-Verfahren


Die Produktion von Titan-Metall sind von Jin andere (TiO2) begann. Rutil und Petrolkoks zusammen, bei


1000 DEG C (1830 Grad Fahrenheit) Temperatur in einem Wirbelschicht-Reaktor durch Chlorierung, zu


Herstellung von TiCl4.


2Cl 2 + C, TiCl4, TiO2 + CO2


Produktion von Titan kann auch von anderen low-cost Materialien wie Titan-Eisenerz oder Schlacke gestartet werden,


aber sie enthalten mehr Eisen und andere Verunreinigungen. Die flüssige TiCl4 wurde gereinigt und etwa 90 % der der


Oxidation von TiCl4, TiO2, in der Pigment-Industrie verwendet.



TiCl4 ist ein Ausgangspunkt aller Geschäftsprozesse. Die beiden Hauptgründe für TiCl4 ist Start TiCl4 mit


hohe Reinheit, Titan und Sauerstoff-Trennung.



2 Kroll-Methode


Kroll und DuPont Co 1948 entwickelt im Vergleich zu den derzeit verwendeten nicht viel ändern, es vor allem


umfasst die folgenden Schritte. Trockene und saubere Edelstahl-Vakuum-Verdampfer und Argon. Dann zur Reduzierung

TiCl4 Magnesium in den Dampfgarer. Der Dampf erhitzt, um 800 bis 900 Grad C (1470 Grad Fahrenheit DEG


um 1650 Grad Fahrenheit) und dann TiCl4 langsam in den Dampfgarer. Magnesium Reduktionsreaktion von TiCl4:


TiCl4 + 2Mg, Ti + 2MgCl2


Mit der Reduzierung der MgCl2 periodische weist darauf hin. Ein paar Tage später, hängt von der Größe der Dampfer-Stop,

Reaktion, Dampf Druckanstieg.


Zu diesem Zeitpunkt, noch etwa 30 % der Magnesium-Reaktion. Die Bildung von einem ähnlichen schwammiges Titan Metall poröses Material.


Jetzt in der Dampfer Titan (Hai Miantai), die nicht umgesetztes Magnesium und einige MgCl2. Diese Verunreinigungen können sein


durch Auswaschung oder Vakuum-Destillation entfernt. Vakuum-Destillation durch Erhöhung der Temperatur des Verdampfers und unter Vakuum, nicht umgesetztes mg und MgCl2 und dem Rest der Titan-Schwamm zu entfernen.


Öffnen Sie dann den Reaktor, Entfernung des Titans. Die Titanschwamm in 0,6 cm (0,25 Andquot;) Schneiden blockieren, Legierungsmetall Metall hinzufügen, möglicherweise gibt es einige Titan Schrott, dann in Barren geschmolzen. Zur Sicherstellung der Einheitlichkeit und Entfernung von Schlacke und Barren Einschmelzen zu einem oder mehr als zwei Mal.



Von Anfang an, einige Leute kritisiert Krolland #39; s Methode der hohen Kosten und geringen Wirkungsgrad. Es ist ein Batch von Schritten, von die viele hohe Arbeitsintensität haben. In 50 Jahren trotz produziert eine Vielzahl von neuen Technologien, aber niemand kann sie ersetzen. In der Tat Kroll eine kleine Änderung vorgenommen. Der Hauptunterschied ist, dass die Größe des Verdampfers, für Magnesium Reduktion und Vakuum-Destillation in der selben Reaktor.



Huntfa und Kroll waren sehr ähnlich, aber mit Natrium Magnesium ersetzt wurde. Auch wenn die Methode ähnlich ist, aber die Jäger-Methode etwas höher Kosten, daher wird die Hunter-Methode nur in Kleinserie, spezielle hochreine Pulverherstellung verwendet.



Es gibt einige theoretische Untersuchungen auf Krolland #39; s Recht, so gibt es viele Dinge, die Menschen lernen wollen. Neuere Arbeiten von Okabe Et Al. zeigte, dass Kroll und Hunter Reaktionen kann als eine elektrische chemische Reaktion interpretiert werden. Ein besseres Verständnis der Krolland #39; s Gesetz wird Menschen helfen, zur Verbesserung ihrer.


Verbesserungen vorgenommen, die Verringerung der Menge an überschüssigem Magnesium oder Verringerung der Zahl der Titan Grade wegen Verschmutzung der Wände oder bessere Kontrolle von Bornitrid enthalten möglicherweise. Es ist sogar möglich, die Kroll-Methode oder der Hunter-Methode zu verbessern, so dass sie ständig.



Möchten Sie eine revolutionäre Verbesserung dem Kroll-Gesetz zu machen, es scheint unwahrscheinlich, dass den Preis deutlich zu reduzieren, sondern könnten auch die Kosten der Titan dadurch nach und nach einige kleine Änderungen.



3 Elektrolyse-Methode



Im Jahr 1953 vorhergesagt Kroll, dass 15 Jahre später, die Elektrolyse verwendet wird, um Titan zu produzieren. Aber warum nach mehr als 50 Jahren gibt es noch keine kommerzielle elektrolytische Titan Pflanze es gebaut?


Menschen haben zählen, auf Elektrolyse herbeizuführen, die gleiche Wirkung wie die Einführung der Hall-Heroult-Methode, das reduziert die Kosten für die Herstellung von Aluminium. Vor der Halle-Heroult, Aluminium-Natrium-Reduktion sind Kosten teurer als Gold. Aufgrund der großen Differenz zwischen Titan und Aluminium ist es jedoch schwieriger, Titan durch Elektrolyse zu produzieren.



Auf der einen Seite ist der Schmelzpunkt von Titan 1000 Grad (1800 Grad Fahrenheit), höher als die von Aluminium. Also, so weit, die elektrolytische Verfahren zur Herstellung von massivem Titan hat sich verzweigt und wegen Verspätung und Elektrolytverlust verloren war.


In der elektrolytischen Bad in Aluminium, nur eine Steady-State und hat beiden Valenz, Titan. Dieser Multi-Valence Zustand verursacht durch Elektronenverlust Effizienz.


Aber das Hauptproblem ist, dass die Elektrolyse nicht billiger als die Kroll-Methode sein kann, da beide bei TiCl4 beginnen.


Einige ökonomische Analyse zeigt, dass Kroll als elektrolytische Methode gespeichert werden soll. Aber einige Firmen sind nicht in der Lage, dies zu beweisen.



Die elektrolytische Methode ist ein Forschungsschwerpunkt der Leistungsentnahme geworden. Aber noch nie



industrialisierten Produktion. Die Realität ist, dass wir von Tausenden von Dollar Hunderte, um die Fabrik zu bauen, dann das Projekt aufgegeben.



Der Teil des Grundes ist durch einen Prozess der Entwicklung Zeit ist länger als der Titan-Markt-Zyklus, kein


Pilotanlage in den Abschwung kann geschont werden. Ein weiterer möglicher Grund ist, dass Titan Marktwachstum

relativ langsam. In der Tat sind kommerzielle Produzenten ebenfalls reduziert. Im Jahr 1958, den Vereinigten Staaten mindestens 6


Unternehmen, die Titanschwamm, aber derzeit nur ein Timet. Es wird auch argumentiert, dass, Elektrolyse


nie mehr als die Kroll-Methode mit niedrigen Kosten.



Titan kann durch Elektrolyse erzeugt werden, das Problem ist die Wirtschaft. GTT Marco Ginatta Weiterverwendung von


Chlorierung, und hat eine Torino in Italien eine große experimentelle Produktionsfabrik gebaut. Vielleicht eines Tages zu


Kroll industrielle Elektrolyse Anlage Produktionsanlage zu ersetzen, aber zu Beginn der TiCl4 Elektrolyse-Methode, die Titan erheblich zu senken scheint unwahrscheinlich.


4 Cambridge FFC


Das andere ist die University of Cambridge Derek Fray kündigte eine radikalere Reduktionsmethode, großziehen.


Bei dieser Methode wurde TiO2 in einem Pellet, und dann in ein Bad aus 950 DEG C (17,4 Grad Fahrenheit) gedrückt.


und Calciumchlorid (CaCl2) als Kathode und Graphit-Elektrode als Anode. Wenn Strom angewendet wird, die


Sauerstoff ist ionisiert und in CaCl2 Bad aufgelöst. Da der Preis von Sauerstoff in Lösung, Beseitigung von zwei


Valent Titan Ionen-Problem. Diese Methode der Produktion von Titan, die nur 60ppm, Größe kg Sauerstoff enthält.


Die Methode beginnt mit Jin andere, so dass die Theorie erheblich die Produktionskosten von Titan reduzieren sollte.



Jin-andere ist jedoch keine reine TiO2. Muss einen Ersatz für Chlorid Reinigungsverfahren zu finden.


Darüber hinaus ist einer der Gründe, die Chlorierung von Titanoxid getrennt werden. Viele von den


alten Produktionsarbeiten auf Titan Sauerstoffgehalt haben versagt.


Um den Prozess durchgeführt werden können, erfordert nicht nur TiO2 Elektrolyse um erfolgreich zu sein,


sondern auch eine weniger teure reine TiO2-Quelle zu finden. Auf der Skala der Produktion an der Prozess der


Industrialisierung Tonne ist noch ein langer Weg zu gehen. Da diese Methode die Kosten stark reduziert hat


Titan-Potenzial, würdig der Studie.



5 Titan Pulver



Armstrong-Methode (entwickelt von der internationalen Titan Pulver in Chicago) gilt als eine


Verbesserung der Hunter-Gesetz. Titan-Pulver wird in einen kontinuierlichen Prozess, sondern als Batch-Methode hergestellt.


Armstrong-Methode ist die Herstellung von Titan durch Reduzierung von Natrium und vier Titan-Chlorid.


Bei dieser Methode TiCl4 steam Injektion in geschmolzenes Natrium. Natrium-Fluss überschreitet die stöchiometrische Reduktion von Natrium TiCl4 Anforderungen. Das überschüssige Natrium das Reaktionsprodukt, Kühlung und bringt sie zu der Phase der Trennung, Entfernung von überschüssigem Salz und Natrium. Das Reaktionsprodukt ist ein kontinuierlicher Fluss von Pulver.


Dieser Prozess wird verwendet, um Aluminium Vanadium erzeugen / Titan-Legierung.



Internationalen Titan Pulver produziert große Mengen von Titan mit dieser Methode. Die Analyse durch die Abteilung des Energie-Forschungszentrums in Albany zeigte, dass der Sauerstoffgehalt so niedrig wie 0,2 Prozent, wobei Gr2 Titan standard wurde. Einige Titan-Pulver hat Knöpfe mit Zugversuch Proben verschmolzen wurden, erfüllen auch die Festigkeit und Duktilität Gr2 Titan.



Die Vorteile der Armstrongand #39; s Methode ist, dass es eine relativ einfache Methode zur Herstellung von Titan Pulver. Es ist nun möglich, den Sauerstoffgehalt setzen auf weniger als 0,2 %, genug für einige Anwendungen in Titan reduziert wird. Der Inhalt des neuen und strengen Anforderungen für einige Fabriken kann Sauerstoff senken.



Derzeit baut die internationale Titan Pulver Unternehmen Anlagen um weitere Tests durchzuführen. Das System ermöglicht es jedem Test, ca. 5 kg (11 lb) aus Titan zu produzieren, sondern in den Bau von Fabriken Pilotmaßstab, jeder Test kann auch produzieren etwa 120kg (265lb) aus Titan.



Internationalen Titan Pulver dieren #39; s Ansatz ist in der Nähe von Kommerzialisierung. Allerdings gibt es noch


einige Probleme, die angesprochen werden müssen. Was wird der Sauerstoffgehalt des Produkts. Durch die Methode der die Kosten für die Produktion von Titan wird Armstrong sein? Denn es auch mit TiCl4 beginnt, ist die Kosten für Rohstoffe identisch mit dem der Jäger-Methode. Aber die internationale Titan Pulver Firma hat mehr Vorteile als die Hunter-Methode:



Internationalen Titan Pulver Produktionsprozess ist kontinuierlich und auf niedrige Temperatur und somit erheblich reduzieren die Kosten für Kapital und Arbeit.

Produkte benötigen keine zusätzliche Reinigung und die Produktion von Schwamm Titan Hunter-Methode ist erforderlich.

Pulver eignet sich für alle Arten von Anwendungen, z. B. Pulvermetallurgie, Sputtern und andere schnelle Verarbeitungsmethoden.


Direkte Erzeugung von kleinem Durchmesser, hochreine Pulver, kein Abfall.



Salz ist das einzige Nebenprodukt, das gebrochen werden kann, in Natrium und Chlor, die wieder verwendbar sind.



Es gibt eine Reihe von Entwicklung und der Verbesserungsprozesse, die in Platten, Stäbe oder komplexere Formen wie Zahnräder umgewandelt werden können. Jedoch im vorliegenden, sehr wenig von dem Pulver direkt auf die Produktion von Titan-Teile. Oder Pulver für doping, der Preis bis auf einen akzeptablen Bereich (niedrige Produktionskosten Teile); oder hohe Reinheit, teure Pulver, die Herstellung von hochfesten teilen, der Preis ist sehr hoch.




Qualitativ hochwertige Teile, die von der internationalen Titan Pulver Firma produziert kostet nur einen Bruchteil der Kosten für die aktuelle Bearbeitung oder Pulver-Spritzgießen Prozess. Das Pulver kann als eine Auswahl in der Nähe von Net Umformtechnik wie Laser Deposition und Metall Spritzguss verwendet werden.




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