Comment est fabriqué le titane ? Le voyage hardcore du minerai au métal

1. Traitement des minéraux

Le titane « brut » extrait des roches n'existe pas sous forme métallique pure, mais est principalement stocké dansilménite(FeTiO₃) etrutile(TiO₂), le rutile ayant une teneur plus élevée en titane et étant une matière première de haute-qualité. Tout d’abord, écrasez et broyez le minerai en poudre fine ; Utilisez ensuite la séparation magnétique, la resélection et d'autres méthodes pour séparer les concentrés à haute teneur en titane (concentré d'ilménite ou concentré de rutile) et éliminer les impuretés telles que le fer et le silicium.

2.Chloration

L'étape principale de la conversion du titane en un « intermédiaire liquide » (tétrachlorure de titane) consiste à transformer l'oxyde de titane solide en tétrachlorure de titane liquide (TiCl ₄) -, un liquide incolore, volatil et hautement corrosif qui facilite la purification et la réduction ultérieures. Mélanger le concentré de titane (TiO₂) avec du coke (carbone) et le placer dans un four de chloration ; Chauffer à environ 1000 degrés et introduire du chlore gazeux (Cl₂) en même temps ; À haute température, la réaction génère de la vapeur de tétrachlorure de titane, qui est refroidie pour obtenir du tétrachlorure de titane brut liquide mélangé à des impuretés telles que le chlorure ferrique.

3. Purification

Le tétrachlorure de titane brut nécessite une purification par distillation. Cette méthode repose sur les différences de points d’ébullition. Le TiCl₄ bout à 136,4 degrés, tandis que le chlorure de fer bout à 315 degrés. Le liquide brut est chauffé. La fraction bouillant à 136,4 degrés est collectée sous forme de TiCl₄ de haute -pureté. Les impuretés plus lourdes restent sous forme de résidus.

4.Réduction

Le magnésium « rivalise » avec le chlore, donnant naissance à une éponge de titane (étape centrale). Il s'agit de l'étape la plus critique de la production de titane et également du cœur du procédé Kroll - réduisant le tétrachlorure de titane avec du magnésium métallique pour obtenir du titane pur. Pomper du tétrachlorure de titane pur dans un récipient de réaction fermé en acier inoxydable, remplir le récipient d'argon gazeux (gaz inerte) et isoler l'air (pour éviter l'oxydation du titane et du magnésium) ; Placez un lingot de magnésium et chauffez-le à 800-850 degrés pour faire fondre le magnésium à l'état liquide ; Le magnésium réagit violemment avec le tétrachlorure de titane pour déplacer le titane pur ; Une fois la réaction terminée, le produit est refroidi pour obtenir une éponge poreuse comme le titane (communément appelé « éponge de titane ») mélangée à du chlorure de magnésium et du magnésium n'ayant pas réagi.

5. Séparation : distillation sous vide, purification du titane éponge

Le chlorure de magnésium et les impuretés de magnésium dans l'éponge de titane doivent être éliminés, sinon cela affectera le traitement ultérieur :

• Mettez le mélange de titane éponge dans un four de distillation sous vide et chauffez-le à haute température ;
• Dans un environnement sous vide, le magnésium et le chlorure de magnésium se vaporiseront et seront condensés pour être recyclés (le magnésium peut être recyclé) ;
• Le résultat final est un titane spongieux d'une pureté supérieure à 99,7%, présentant une structure gris-noir et poreuse.

6.Fusion

De l'éponge de titane aux lingots de titane. Le titane éponge est poreux et lâche et ne peut pas être directement transformé en pièces. Il doit être fondu en lingots de titane denses. Le titane spongieux est pressé en électrodes et placé dans un four de fusion à arc sous vide (ou four de fusion à faisceau d'électrons) ; L'électricité est appliquée dans un environnement sous vide et l'arc génère des températures élevées (dépassant 1668 degrés, le point de fusion du titane), provoquant la fusion du titane spongieux en titane liquide ; Après refroidissement, le titane liquide est coulé en lingots de titane -. Il s'agit de la matière première de base qui peut être utilisée pour le forgeage, le laminage et le traitement.

7.Traitement

Les lingots de titane peuvent être transformés en divers produits. Les lingots de titane doivent subir un traitement ultérieur avant de pouvoir être transformés en matériaux à base de titane que nous voyons.

• Forgeage/laminage : chauffer des lingots de titane et les forger en tiges, en plaques ou roulés en tuyaux et en feuilles à l'aide d'une presse ;
• Alliage : ajout d'éléments tels que l'aluminium et le vanadium pour fabriquer des alliages de titane (tels que TC4) afin d'améliorer la résistance et la résistance aux températures élevées ;
• Traitement de surface : polissage, anodisation, etc. pour améliorer la résistance à la corrosion et l'esthétique.