На сегодня титан является одним из важнейших конструкционных материалов. Металл долговечен, тверд, прочен, легок. Но, не смотря на очевидные достоинства, есть и недостаток: высокая стоимость, обусловленная дорогостоящим, трудоемким процессом производства.
ТИТАНОВАЯ ЛЕНТА
Производство титана
Интересной деталью является тот факт, что титан довольно распространен, но из-за сложности добычи и производства относится к условно редким. Его начали применять в 50-ых годах прошлого века.
Чаще всего в природе встречаются оксиды, титаносиликаты и титанаты. От 94-х до 99% элемента содержится в двуокисях.
Технологии и получение титана
Сам процесс производства титана многоэтапный, дорогостоящий и сложный. Выделяют следующее:
- для получения титанового шлака проводят восстановительную плавку;
- шлак хлорируют;
- производят металл восстановлением;
- рафинирование титана. Данный процесс необходим для улучшения свойств материала.
Титан восстанавливают натрием или магнием и тетрахлорида. При этом выделяется тепло, и операция не требует дополнительного нагрева.
ТИТАНОВЫЙ ЛИСТ
При процессе восстановления применяют электропечи сопротивления. Соблюдается такая последовательность:
- помещается в камеру хромо-никелевая колба высотой 2-3 м;
- нагрев емкости до +750 ᵒC;
- в емкость вводят магний;
- подача тетрахлорида титана, которая регулируется.
Один такой цикл продолжается от 30 до 50 часов. Для того чтобы температура была стабильной в пределах 800-900 ᵒC реторта обдувается воздухом. В результаты имеют 1-4 тонны губчатой массы, в виде крошек металл осаждается и они спекаются в пористую субстанцию. Хлорид магния в жидком состоянии регулярно сливают.
После этого реторту нагревают до 1000 ᵒC и создают внутри вакуум. Такое состояние поддерживается еще 30-50 часов. Процесс вакуумной отгонки позволяет избавить материал от излишней примеси хлорида магния, которая впиталась на первом этапе.
Натрием титан восстанавливаю так же. Есть лишь одно отличие. Для удаления избытка примеси хлорида натрия титановая губка измельчается, и обычной водой выщелачиваются соли.
Полученный таким способом титан не пригоден для областей требующих повышенной однородности и жаростойкости. Здесь необходимо прибегнуть к рафинированию.
Используется термостат, где поддерживается температура 100-200 ᵒC. Титановая губка помещается внутрь. В закрытой камере разбивают капсулу йода. Элементы реагируют. Получается йодид титана.
В реторте по титановым проволокам пропускают ток, и они раскаляются до 1300-1400 ᵒC. Разлагаясь, йодид формирует кристаллы чистейшего титана. Когда диаметр проволоки достигает 25-30 мм, процесс останавливают. Получают за один раз 10 кг металла с содержанием основного элемента 99,9-99,99%.
Производители титана
Ведущим на рынке производства титана является Китай, на втором месте – Япония. Далее идут Россия, Казахстан и США.
Данный рынок достаточно закрыт. Обычно страны производящие титан сами его и используют в самых разных отраслях промышленности и не только.
ТИТАНОВАЯ ПРОВОЛОКА
