Titaanisienen valmistusprosessi

1. Titaani sieni

Se on sienimäinen metallititaani, joka on valmistettu metallin lämpöpelkistyksellä ja on titaanin prosessointimateriaalien raaka-aine. Se uutetaan rutiiliilmeniitistä ja muutetaan erilaisiksi titaaniseosmateriaaleiksi sulatuksen ja takomisen jälkeen. Eri puhtauden mukaan sienititaani voidaan jakaa seitsemään luokkaan, yhdestä viiteen, sekä luokkaan 0 ja luokkaan 0A. Titaanipitoisuus vaihtelee välillä 98,5 - 99,7. Mitä pienempi luku, sitä korkeampi titaanipitoisuus.

Titaanisienen luokkaluokitus luokitellaan pääasiassa sen kemiallisen koostumuksen, huokoisuuden ja lujuuden mukaan. Erityinen luokitus on seuraava:

Kemiallisen koostumuksen ja Brinell-kovuuden mukaan titaanisienituotteet voidaan jakaa seitsemään merkkiin (laatu): MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.

Huokoisuuden ja adsorptiokyvyn mukaan titaanisieni voidaan jakaa kahteen luokkaan: matalahuokoisuus ja korkea huokoisuus. Matalahuokoisella titaanisienellä on parempi hengittävyys, kun taas korkeahuokoisella titaanisienellä on suurempi pinta-ala ja parempi adsorptiokyky.

Lujuustason mukaan titaanisieni voidaan jakaa eri laatuihin. Titaanisieni, jolla on suurempi lujuus, kestää suurempaa voimaa, sillä on parempi kestävyys ja muodonmuutosten estokyky, ja se sopii joihinkin kevyeen kuormitukseen tai alhaiseen paineeseen. Titaanisieni, jonka lujuus on pienempi, sopii joihinkin kevyeen kuormitukseen tai matalapaineisiin sovelluksiin.

2. Titaanisieni jaetaan pääasiassa täysprosessi- ja puoliprosessiprosesseihin:

Koko prosessiprosessi sisältää pääasiassa kolme prosessia: kloorauspuhdistus, pelkistystislaus ja magnesiumelektrolyysi. Ensin titaanipitoiset materiaalit kloorataan ja puhdistetaan titaanitetrakloridin tuottamiseksi, ja sitten titaanitetrakloridi pelkistetään magnesiumilla titaanisienen saamiseksi. Lopuksi elektrolyysiä käytetään pelkistysvaiheessa syntyneen magnesiumkloridin pelkistämiseen kloorikaasuksi ja magnesiumiksi kierrätystä varten.

Puoliprosessiprosessissa ostetaan suoraan puhdistettua titaanitetrakloridia ja titaanisienen muodostuminen pelkistyksen jälkeen jätetään pois kloridipuhdistus- ja magnesiumelektrolyysiprosessista. Koska magnesium ei osallistu kiertoon, puoliprosessin titaanisienen hinta on yleensä korkeampi.

3. Titaanisienen valmistuksessa käytettävät aineet:

Tuotantoprosessista riippuen voi syntyä erilaisia ​​ja erilaisia ​​jätteitä ja tuotteita. Yleisesti ottaen titaanisienen valmistuksen aikana syntyy sekä kaasumaisia ​​jätteitä, kuten klooria, kloorivetyä ja titaanitetrakloridia, että kiinteitä jätteitä, kuten halogenideja. Suurin osa näistä jätteistä on käsiteltävä tai kierrätettävä asianmukaisesti tuotantoprosessin turvallisuuden ja ympäristönsuojelun varmistamiseksi.

Lisäksi titaanisienen tuotantoprosessissa syntyy suuri määrä jätevettä. Nämä jätevedet sisältävät pääasiassa aineita, kuten kloorivetyä ja titaanitetrakloridia, jotka on käsiteltävä päästö- tai kierrätysstandardien täyttämiseksi.

4. Toissijainen alkalipesukäsittelyprosessi

Se on parannettu alkalipesurikinpoistomenetelmä, jossa rikinpoistoon käytetään kahta jatkuvaa pesuria. Ensimmäisen vaiheen pesurissa raakakaasu koskettaa alkaliliuosta aiheuttaen kaasu-nestereaktion. Rikkidioksidi reagoi alkaliliuoksessa olevan hydroksidin kanssa muodostaen tiosulfaattia. Yleisesti käytettyjä alkaliliuoksia ovat natriumhydroksidiliuos (NaOH) ja natriumkarbonaattiliuos (Na2CO3). Tämän reaktion kemiallinen yhtälö on SO2 + NaOH → NaHSO3.

5. Kaustisen soodan sulatetun suolan uunin toimintaperiaate

Se hyödyntää polttokaasun ja sulan suolan välistä lämmönvaihtoa johtamaan lämpöenergiaa kuuman suolan virtauskierron kautta. Erityisesti suolamateriaali kuumennetaan sulamispisteeseensä sulan suolan muodostamiseksi, ja siinä oleva lämpöenergia varastoidaan lämpövarastolaitteeseen. Sulan suolan lämpöenergiaa käytetään sitten korkean lämpötilan ja korkeapaineisen höyryn tuottamiseen, joka muunnetaan sähköenergiaksi. Lopuksi jäljellä oleva kuuma ja kylmä suolaliuos palautetaan sulaan suolauuniin lämmitettäväksi lämpöenergian kierrättämiseksi. Tämä toimintaperiaate tekee kaustisen soodan sulatetun suolan uunista tehokkaan ja ympäristöystävällisen energian muunnoslaitteiston, jota voidaan käyttää laajasti monilla aloilla, kuten aurinkolämpövoiman tuotannossa, teollisuuslämmityksessä jne.

6. Teollisen suolan kuivauspölyn käsittelymenetelmä
Fysikaalinen menetelmä: Hyödynnä teollisuussuolan ja natriumkloridin liukoisuuseroa tyydyttyneen kaliumnitraattiliuoksen valmistamiseksi. Jäähtymisen jälkeen suurin osa siitä muuttuu kiteiseksi sakaksi, kun taas natriumkloridia on emäliuoksessa. Erota suodatetut kiteet emäliuoksesta.

Kemiallinen menetelmä: Liuota ensin teollisuussuola veteen liuoksen valmistamiseksi, lisää ylimäärä hopeanitraattiliuosta, hopea-ionit reagoivat kloridi-ionien kanssa muodostaen hopeakloridisakkaa, lisää sitten ylimäärä kloorivetyhappoa liuokseen ylimääräisten hopea-ionien saostamiseksi ja suodata. Lopuksi suodatettua liuosta kuumennetaan ylimääräisen kloorivetyhapon poistamiseksi.

Kloorausjätesuola on sulan suolan kloorausprosessissa syntyvää jätettä, pääasiassa suolaa sisältävää jätettä ja suolajäämiä. Näiden jätteiden syntyminen on väistämätön kloorausprosessin tuote, ja niiden komponentit ja koostumus liittyvät käytettyihin kloorauksen raaka-aineisiin ja liuottimiin. Klooratun jätesuolan käsittelymenetelmiä ovat murskaus, alkalireaktio, suodatinpuristin, tarkkuussuodatus, ultrasuodatus ja muut vaiheet. Käsittelyprosessin aikana saatuja tuotteita voidaan hyödyntää resursseina. Esimerkiksi puristussuodatuksella saatu rauta-titaanikuona voidaan hyödyntää resursseina tai pinota yleisjätteenä. Ultrasuodatuksella saatua natriumkloridisuolaliuosta voidaan käyttää raaka-aineena kaustisen soodan valmistusprosessissa ionimembraanielektrolyysillä tai kiinteää suolaa saadaan haihduttamisen ja talteenoton jälkeen.

Tärkeimmät erot sieni-titaanikloridipakokaasun käsittelyjärjestelmän ja elektrolyyttisen magnesiumpakokaasun käsittelyjärjestelmän välillä ovat seuraavat:

Kloorauksen loppukaasun käsittelyjärjestelmä käsittelee pääasiassa klooraamossa syntyvää jätekaasua, joka sisältää pääosin happamia kaasuja, kuten klooria ja kloorivetyä. Jätekaasun puhdistuksen ja purkamisen saavuttamiseksi järjestelmä suorittaa alkalipesukäsittelyn, muuntaa happamat kaasut suolaaineiksi kemiallisten reaktioiden kautta ja toteuttaa jätekaasun poiston.

Magnesiumin elektrolyyttisen loppukaasun käsittelyjärjestelmä käsittelee pääosin elektrolyyttisessä magnesiumpajassa syntyvän jätekaasun, joka sisältää pääasiassa kloorikaasua ja magnesiumhöyryä. Pakokaasujen puhdistamiseksi ja poistamiseksi järjestelmä suorittaa pölynpoiston, kondensoi magnesiumhöyryn magnesiumhiukkasiksi ja kerää kloorikaasua uudelleenkäyttöä varten. Samalla järjestelmä suorittaa myös kaasun diffuusion ohjauksen, joka ohjaa tehokkaasti työpajan sisällä olevasta pakokaasusta pölyttämättömän magnesiumhöyryn ja estää sen leviämisen työpajan ulkopuolella olevaan ympäristöön.

Yleensä suurin ero sieni-titaanikloridijätteen käsittelyjärjestelmän ja elektrolyyttisen magnesiumjätteen käsittelyjärjestelmän välillä on eri jätekaasukomponenteissa ja käsittelymenetelmissä.

7. Sienen titaanikloridikaasun käsittelyprosessi ja elektrolyyttinen magnesiumkaasun käsittelyprosessi:

Sienen titaanikloridin loppukaasun käsittelyprosessi sisältää pääasiassa seuraavat vaiheet:

Märkäpuhdistuskäsittely: Ensinnäkin jätekaasu on käsiteltävä märkäpuhdistuksella. Tämä vaihe sisältää pääasiassa jätekaasun lähettämisen puhdistuslaitteistoon ja suihkuttamisen vedellä pesua varten. Tämän prosessin aikana HCl ja NaCl liukenevat veteen ja TiCl4 hydrolysoituu huuhtoen kiinteitä pölyhiukkasia veteen. Puhdistuslaitteet voivat käyttää pesutorneja, keskipakopesureita, suihkeen absorptiotorneja ja vaahtomölynkerääjiä jne.

Kloorinpoisto: Kloorin poistamiseksi edelleen voidaan käyttää erilaisia ​​menetelmiä klooripitoisuudesta riippuen. Kun pakokaasun klooripitoisuus on alhainen, ruiskutetaan usein kalkkimaitoa (Ca(OH)2), ja kloori reagoi kalkkimaidon kanssa muodostaen Ca(ClO)2:ta. Jos pakokaasun klooripitoisuus on pieni, mutta loppukaasun tilavuus suuri, ruiskutukseen käytetään usein NaOH:ta tai Na2CO3:a, joiden kanssa kloori reagoi muodostaen NaClO:ta, jota voidaan käyttää valkaisujauheena. Jos pakokaasun klooripitoisuus on korkea, mutta loppukaasun tilavuus on pieni, voidaan klooria imeä FeCl2-suihkeella. Tässä prosessissa FeCl2-eluentti valmistetaan saattamalla rautaviilat reagoimaan etukäteen HCl:n kanssa. Eluoinnin jälkeen muodostuu FeCl3:a. FeCl3:a lisätään rautaviilaamalla ja pelkistetään FeCl2:ksi kierrätystä varten.

Magnesiumin elektrolyyttisen loppukaasun käsittelyprosessi sisältää pääasiassa seuraavat vaiheet:

Magnesiumelektrolyysi: Elektrolyysipaja elektrolysoi pelkistyspajassa tuotetun magnesiumkloridin magnesium- ja kloorikaasun tuottamiseksi. Elektrolyysillä tuotettu magnesium lähetetään pelkistyspajaan pelkistysaineeksi titaanisienen valmistukseen, kun taas kloorikaasu lähetetään kloorauspajaan titaanitetrakloridin tuotantoa varten.

Elektrolyysi ja uudelleenhöyrytyksen loppukaasun käsittely: Elektrolyysi- ja uudelleenhöyrytysjälkikaasujen käsittelyjärjestelmä suorittaa happamien jätekaasujen puhdistamisen ja purkamisen magnesiumelektrolyysijärjestelmässä ja uudelleenhöyrytyspajassa. Nämä happamat jätekaasut koostuvat pääasiassa kloorista ja vetykloridista.

8. Epäpuhtauksia syntyy titaanisienen kloorauksen aikana:

Orgaaniset kloridit: kuten titaanitetrakloridi, kloroformi, dikloorimetaani jne. Nämä organokloridit ovat usein myrkyllisiä ja voivat aiheuttaa ympäristön saastumista.

Epäorgaaniset kloridit: kuten kloori, kloorivety jne. Nämä epäorgaaniset kloridit ovat myös myrkyllisiä ja voivat aiheuttaa ympäristö- ja biologisia vaaroja.

Muut epäpuhtaudet: Kloorauksen aikana saattaa syntyä muita epäpuhtauksia, kuten fosgeenia (COCl2), jotka ovat myös myrkyllisiä aineita.

9. Sieni-titaanikloridipakokaasun käsittelyjärjestelmän hapetusperiaate:

Pääasiassa tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa ilman happea käytetään hapettamaan pakokaasussa oleva titaanitetrakloridi titaanidioksidiksi. Tarkemmin sanottuna hapetusreaktioprosessi voidaan jakaa seuraaviin vaiheisiin:

Kloori reagoi hapen kanssa muodostaen kloraatti-ioneja: Cl2+O2=2ClO3
Kloraatti-ionit reagoivat titaanitetrakloridin kanssa muodostaen titaanidioksidia ja klooria: TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2

Tämä prosessi suoritetaan tietyssä lämpötilassa (kuten 600-800 astetta) ja paineessa (normaalipaine). Samanaikaisesti on lisättävä katalyyttiä (kuten vanadiinipentoksidia jne.) reaktion aktivointienergian vähentämiseksi ja reaktion edistämiseksi. Syntynyt titaanidioksidi voidaan kierrättää sivutuotteena, kun taas kloori voidaan käyttää uudelleen kloorauksen tuotannossa.

On huomattava, että hapetusprosessi suoritetaan tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa, joten reaktio-olosuhteita on valvottava tiukasti, ja huomiota tulisi kiinnittää pakokaasun kloorin kierrätykseen tuotantokustannusten ja ympäristön saastumisen vähentämiseksi.

10. Huippuluokan titaanin ja titaaniseosten sekä titaanisienen välinen suhde:

Ensinnäkin huippuluokan titaani ja titaaniseokset viittaavat titaaniin ja titaaniseoksiin, joilla on erinomaisia ​​ominaisuuksia ja erityisiä käyttötarkoituksia, kuten korkea lujuus, korkea sitkeys, korroosionkestävyys, suorituskyky korkeassa lämpötilassa jne. Titaanisieni on titaaniseos, jonka valmistaa titaanitetrakloridin ja magnesiumin reaktio. Sitä käytetään yleensä raaka-aineena huippuluokan titaanin ja titaaniseosten valmistukseen.

Erityisesti huippuluokan titaanin ja titaaniseosten ja titaanisienen välinen suhde näkyy pääasiassa seuraavissa näkökohdissa:

Raaka-aineet: Titaanisieni on yksi raaka-aineista huippuluokan titaanin ja titaaniseosten valmistukseen. Titaanisientä jatkokäsittelyllä ja seostamalla voidaan valmistaa huippuluokan titaania ja titaaniseoksia, joilla on erinomaiset ominaisuudet.

Tuotantoprosessi: Huippuluokan titaanin ja titaaniseosten tuotantoprosessit ovat samanlaisia ​​kuin titaanisienen, jotka vaativat sarjan sulatusta, käsittelyä ja lämpökäsittelyä. Huippuluokan titaanin ja titaaniseosten tuotantoprosessi on kuitenkin monimutkaisempi ja kehittyneempi, mikä edellyttää korkeampia teknisiä vaatimuksia ja tiukempaa laadunvalvontaa.

Sovellusalat: Huippuluokan titaania ja titaaniseoksia käytetään pääasiassa ilmailu-, sotilas-, petrokemian- ja muilla aloilla, ja niillä on laaja valikoima käyttötarkoituksia. Titaanisientä käytetään pääasiassa korkean lujuuden, korroosionkestävien titaaniseososien valmistukseen, joita tarvitaan ilmailu-, auto- ja muilla aloilla.

Yleisesti ottaen huippuluokan titaanin ja titaaniseosten ja titaanisienen välillä on läheinen suhde. Niiden tuotantoprosessien, raaka-aineiden ja sovellusalojen välillä on tiettyjä yhtäläisyyksiä, mutta tuotantoteknologian, tuotteen suorituskyvyn ja sovellusalojen suhteen on myös tiettyjä eroja.

11. Huippuluokan titaanin puhdistuksen prosessikulku on seuraava:

Raaka-aineeksi valitaan erittäin puhdasta titaanidioksidia ja pelkistyskäsittelyä varten lisätään pelkistysainetta.

Pelkistetty titaanidioksidi peitataan epäpuhtauksien poistamiseksi.

Peittauksen jälkeen titaanidioksidi pestään vedellä ja kuivataan, minkä jälkeen lisätään pelkistysainetta korkean lämpötilan pelkistämistä varten.

Pelkistetty titaanisieni murskataan ja jauhetaan hienohiukkasisen titaanisienen saamiseksi.

Hienorakeinen sienititaani sulatetaan korkeissa lämpötiloissa ja tyhjiösulatustekniikkaa käytetään epäpuhtauksien ja kaasujen poistamiseen.

Jalostuksen jälkeen titaanisientä valetaan jatkuvasti ja painevaletaan erittäin puhtaiden titaaniharkkojen saamiseksi.

Käyttämällä korkean lämpötilan taontatekniikkaa titaaniharkot taotaan korkeissa lämpötiloissa erittäin puhtaiden titaanimateriaalien saamiseksi.