ホーム » 製造ガイド » 機械加工 » 高度なチタン製錬方法について説明しました

高度なチタン製錬方法について説明しました

Posted by: castingdie 2021-07-30 高度なチタン製錬方法について説明しました はコメントを受け付けていません

チタン金属の製造のための原料は主にルチルであり、これは96%を超えるTiO 2を含有する。ソ連などのルチルがない国では、約20%のTiO 2を含むイルメナイト製の「チタンスラグ」を使用しています。 天然ルチルの増加により埋蔵量が減少している。 国は、高チタンスラグおよび合成ルチルのようなチタンリッチな材料を製造するためにイルメナイトを使用する傾向がある。

チタンは1791年に発見されましたが、最初の純粋なチタンは1910年に製造され、100年以上にわたって真ん中にいました。 その理由は、チタンは高温で非常に活性であり、酸素、窒素、炭素および他の元素と容易に結合するからである。 純粋なチタンの抽出は非常に過酷な条件を必要とする。
工業的には、イルメナイトを分解して二酸化チタンを製造するために硫酸を使用し、チタン金属を得るために二酸化チタンを使用する。 地上イルメナイト濃硫酸(濃縮物)、次の化学反応:

FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
 
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
 
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
 
Fe2O3+3H2SO4 ==Fe2(SO4)3+3H2O
不純物Fe2(SO4)3を除去するために、鉄スクラップを添加し、Fe3+をFe2+に還元した後、溶液を273K以下に冷却し、FeSO4・7H2O(グリーンセリウム)を副生成物として結晶化させた。
Ti(SO4)2よびTiOSO4水は、白いメタチタン酸沈殿物を沈殿させた。 反応は次のとおりです。

Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4
メタチタン酸の焼成による二酸化チタンの調製:
H2TiO3== TiO2+H2O

チタンは工業的に製造され、四塩化チタンは金属熱還元法によって還元される。 TiO2(または天然のルチル)と木炭粉を1000〜1100Kに混ぜる。 塩素化処理、得られたTiCl 4、蒸気凝縮。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO

アルゴン中で溶融マグネシウムを用いてTiCl4を1070Kで還元し、多孔質チタンスポンジを得た。
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti

チタンスポンジを粉砕し、真空アーク炉に入れて最終的に種々のチタン材料を調製した。
また、次のように反応することもできます。
Ti+2CI2=TiCI4

TiCI4は分解される高温(約1250度)によって得られる:TiCI4=Ti+2CI2
これによりチタン棒が得られる。

チタンとチタン合金の特性と用途
純チタンは、多くの優れた特性を持つ銀白色の金属です。 チタンの密度は4.54g / cm3で、鋼よりも43%軽量です。 それはマグネシウムより少し重いです。 機械的強度は鋼の強度とほぼ同じであり、鋼の強度はアルミニウムの2倍であり、マグネシウムの強度はマグネシウムの強度の5倍である。 チタンは耐熱性が高く、融点は1942Kで金より約1000K高く、鋼より約500K高い。
チタンはより化学的に活性な金属である。 加熱すると、O2、N2、H2、S、ハロゲンなどの非金属にも使用できます。 しかしながら、室温では、強酸または王水の作用に耐え、強い耐腐食性を示すチタンの表面には、非常に薄くて緻密な酸化物保護膜が形成されやすい。 したがって、一般に、金属は酸、アルカリおよび塩溶液中で侵食されるが、チタンは安全である。
液体チタンはほとんどすべての金属を溶解するので、多くの金属と合金化することができます。 チタン鋼に加えられたチタン鋼は、丈夫で弾力性がある。 チタンおよび金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等は、ギャップ化合物または金属間化合物を形成する。
チタン製航空機は、金属製の他の航空機と同じ重量を持ちますが、100人以上の乗客を運んでいます。 製造された潜水艦は、海水の腐食に対して耐性を持つばかりでなく、深い圧力にも強い。 その浸水深さはステンレス鋼の潜水艦のそれより80%高い。 同時に、チタンは非磁性で地雷によって発見されません。 それは良い反監視効果を持っています。

 

チタンは「プロバイオティック」特性を有する。 人体では、分泌物の浸食に抵抗性があり、無毒であり、任意の滅菌方法に適している。 したがって、医療機器の製造に広く使用されています。 人工股関節、膝関節、肩関節、下肢関節、頭蓋骨、能動型心臓弁、骨固定クリップ。 新しい筋繊維がこれらの「チタン骨」のまわりに包まれると、これらのチタン骨は正常なヒトの活動を維持し始める。

チタンは人体に広く分布しており、その正常人体含有量は体重70kgあたり15mgを超えません。 その効果ははっきりしていません。 しかしながら、チタンは食細胞を刺激し、免疫を増強することが示されている。

チタン化合物の使用
重要なチタン化合物は、二酸化チタン(TiO2)、四塩化チタン(TiCl4)およびチタン酸バリウム(BaTiO3)である。 純粋な二酸化チタンは白色粉末であり、商品名「二酸化チタン」として優れた白色顔料である。 鉛白(PbCO3)と亜鉛白色(ZnO)の長持ちする特性を組み合わせています。 従って、二酸化チタンは、しばしば、高級白色塗料を製造するために塗料に添加され、製紙産業における充填剤としてパルプに、繊維産業におけるレーヨンのマット剤として、ガラス、セラミック及びエナメル工業における添加剤としてその性能を改善するために添加される。 多くの化学反応において触媒として使用される。 今日、化学産業の発展に伴い、二酸化チタンやチタン化合物はファインケミカル製品として高い付加価値を持ち、その見通しは非常に魅力的です。
四塩化チタンは無色の液体であり、融点250K、沸点409K、刺激臭がある。 それは水や湿った空気中で容易に加水分解され、白い煙が多い。

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl
従って、TiCl4は、軍用の人工エアロゾルとして使用され、海上作業に使用される。 農業では、人々は夜間の熱損失を減らし、野菜や作物を寒さや霜から守るために、TiCl4で形成された濃い霧を使用します。

TiO2およびBaTiO3を溶融してチタン酸塩を得る:

TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2

人工的に製造されたBaTiO 3は高い誘電率を有しており、それを用いて製造されたコンデンサはより大きな容量を有し、より重要なことに、BaTiO 3は顕著な「圧電特性」を有する。 結晶が加圧されると、電気を発生させます。 電源を入れると、その形状が変わります。 人々はそれを超音波に入れ、加圧されると電気を作ります。 電流強度を測定することにより、超音波の強度を測定することができる。 ほとんどすべての超音波計測器で使用されています。 チタン酸塩の開発および利用により、非線形成分を製造するためにますます使用されている。誘電体増幅器、コンピュータ記憶装置、マイクロキャパシタ、電気めっき材料、航空宇宙材料、強磁性材料、半導体材料、光学機器、試薬など

チタン、チタン合金およびチタン化合物の優れた性質は、それらを緊急に必要とする。 しかしながら、高い製造コストは用途を制限する。
近い将来、チタン製錬技術の継続的な改善と改良により、チタン、チタン合金、チタン化合物の適用がさらに進展すると考えています。

チタン製品:
チタンおよびチタン合金は、非常に重要な軽量構造材料であり、航空、航空宇宙、車両工学および生物医学工学の分野において非常に重要な適用価値および広範な適用可能性を有する。
タイプ:ヨウ化チタン、工業用純チタン、アルファチタン、ベータチタン、アルファ+ベータチタン