Processus de production d'éponge de titane
1. Éponge en titane
Il s'agit d'un titane métallique semblable à une éponge produit par réduction thermique du métal et constitue la matière première pour les matériaux de traitement du titane. Il est extrait de l'ilménite rutile et transformé en divers matériaux d'alliage de titane après fusion et forgeage. Selon différentes puretés, le titane spongieux peut être divisé en sept grades, un à cinq, ainsi que le grade 0 et le grade 0A. La teneur en titane varie de 98,5 à 99,7. Plus le chiffre est petit, plus la teneur en titane est élevée.
La classification des qualités de l'éponge de titane est principalement classée en fonction de sa composition chimique, de sa porosité et de sa résistance. La classification spécifique est la suivante :
Selon la composition chimique et la dureté Brinell, les produits en éponge de titane peuvent être divisés en 7 marques (grades) : MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.
Selon la porosité et la capacité d'adsorption, l'éponge de titane peut être divisée en deux qualités : faible porosité et haute porosité. L'éponge en titane à faible porosité a une meilleure respirabilité, tandis que l'éponge en titane à haute porosité a une plus grande surface et une meilleure capacité d'adsorption.
Selon le niveau de résistance, l'éponge de titane peut être divisée en différentes qualités. L'éponge en titane avec une résistance plus élevée peut résister à une plus grande force, a une meilleure durabilité et une meilleure capacité anti-déformation, et convient à certains scénarios d'application à charge légère ou à basse pression. L'éponge en titane avec une résistance inférieure convient à certaines applications à charge légère ou à basse pression.
2. L'éponge de titane est principalement divisée en processus complets et semi-processus :
L'ensemble du processus comprend principalement trois processus : le raffinage par chloration, la distillation par réduction et l'électrolyse du magnésium. Tout d’abord, les matériaux riches en titane sont chlorés et raffinés pour produire du tétrachlorure de titane, puis le tétrachlorure de titane est réduit avec du magnésium pour obtenir une éponge de titane. Enfin, l'électrolyse est utilisée pour réduire le chlorure de magnésium généré lors de l'étape de réduction en chlore gazeux et en magnésium à recycler.
Le processus semi-procédé achète directement du tétrachlorure de titane raffiné et produit une éponge de titane après réduction, en omettant les processus de raffinage du chlorure et d'électrolyse du magnésium. Le magnésium ne participant pas au cycle, le coût de l’éponge de titane semi-traitée est généralement plus élevé.
3. Substances utilisées dans la production d’éponge de titane :
Selon le processus de production, différents types et quantités de déchets et de produits peuvent être générés. D'une manière générale, lors de la production d'éponge de titane, des déchets gazeux, tels que le chlore, le chlorure d'hydrogène et le tétrachlorure de titane, et des déchets solides tels que les halogénures sont générés. La plupart de ces déchets doivent être correctement traités ou recyclés pour garantir la sécurité et la protection de l'environnement du processus de production.
De plus, une grande quantité d’eaux usées sera générée lors du processus de production d’éponge de titane. Ces eaux usées contiennent principalement des substances telles que le chlorure d'hydrogène et le tétrachlorure de titane, qui doivent être traitées pour répondre aux normes de rejet ou aux normes de recyclage.
4. Processus de traitement de lavage alcalin secondaire
Il s'agit d'une méthode améliorée de désulfuration par lavage alcalin, qui utilise deux épurateurs continus pour la désulfuration. Dans le laveur de premier étage, le gaz brut entre en contact avec la solution alcaline, provoquant une réaction gaz-liquide. Le dioxyde de soufre réagit avec l'hydroxyde dans la solution alcaline pour former du thiosulfate. Les solutions alcalines couramment utilisées comprennent la solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) et la solution de carbonate de sodium (Na2CO3). L'équation chimique de cette réaction est SO2 + NaOH → NaHSO3.
5. Principe de fonctionnement du four à sel fondu à la soude caustique
Il utilise l’échange thermique entre les gaz de combustion et le sel fondu pour conduire l’énergie thermique via la circulation du flux de sel chaud. Plus précisément, le sel est chauffé jusqu'à son point de fusion pour former du sel fondu, et l'énergie thermique qu'il contient est stockée dans un dispositif de stockage thermique. L’énergie thermique contenue dans le sel fondu est ensuite utilisée pour générer de la vapeur à haute température et haute pression, qui est convertie en énergie électrique. Enfin, la saumure chaude et froide restante est renvoyée vers le four à sel fondu pour être chauffée afin de recycler l'énergie thermique. Ce principe de fonctionnement fait du four à sel fondu à soude caustique un équipement de conversion d'énergie efficace et respectueux de l'environnement qui peut être largement utilisé dans de nombreux domaines, tels que la production d'énergie solaire thermique, le chauffage industriel, etc.
6. Méthode de traitement des poussières de séchage de sel industriel
Méthode physique : exploiter la différence de solubilité entre le sel industriel et le chlorure de sodium pour préparer une solution saturée de nitrate de potassium. Après refroidissement, la majeure partie deviendra un précipité cristallin, tandis que le chlorure de sodium se trouvera dans la liqueur mère. , séparer les cristaux filtrés de la liqueur mère.
Méthode chimique : dissolvez d'abord le sel industriel dans l'eau pour obtenir une solution, ajoutez un excès de solution de nitrate d'argent, les ions d'argent réagissent avec les ions chlorure pour former un précipité de chlorure d'argent, puis ajoutez un excès d'acide chlorhydrique à la solution pour précipiter les ions d'argent en excès et filtrez. Enfin, la solution filtrée est chauffée pour éliminer l'excès d'acide chlorhydrique.
Les sels résiduaires de chloration sont les déchets générés lors du processus de chloration par sel fondu, principalement des déchets contenant du sel et des résidus de sel. La génération de ces déchets est un produit inévitable du processus de chloration, et leurs composants et leur composition sont liés aux matières premières de chloration et aux solvants utilisés. Les méthodes de traitement des sels résiduaires chlorés comprennent le concassage, la réaction alcaline, le filtre-presse, la filtration de précision, l'ultrafiltration et d'autres étapes. Les produits obtenus au cours du processus de traitement peuvent être utilisés comme ressources. Par exemple, les scories de fer-titane obtenues par filtration sous presse peuvent être utilisées comme ressources ou empilées comme déchets généraux. La saumure de chlorure de sodium obtenue par ultrafiltration peut être utilisée comme matière première pour le processus de préparation de soude caustique par électrolyse à membrane ionique ou le sel solide est obtenu après évaporation et récupération.
Les principales différences entre le système de traitement des gaz d'échappement en chlorure de titane spongieux et le système de traitement électrolytique des gaz d'échappement en magnésium sont les suivantes :
Le système de traitement des gaz résiduaires de chloration traite principalement les gaz résiduaires générés dans l'atelier de chloration, qui comprennent principalement des gaz acides tels que le chlore et le chlorure d'hydrogène. Afin de réaliser la purification et l'évacuation des gaz résiduaires, le système effectuera un traitement de lavage alcalin, convertira les gaz acides en substances salines par le biais de réactions chimiques et réalisera l'évacuation des gaz résiduaires.
Le système de traitement électrolytique des gaz résiduaires de magnésium traite principalement les gaz résiduaires générés dans l'atelier de magnésium électrolytique, qui comprennent principalement du chlore gazeux et des vapeurs de magnésium. Afin de purifier et d'évacuer les gaz d'échappement, le système effectuera un dépoussiérage, condensera la vapeur de magnésium en particules de magnésium et collectera le chlore gazeux pour le réutiliser. Dans le même temps, le système effectuera également un contrôle de la diffusion des gaz pour contrôler efficacement la vapeur de magnésium qui n'a pas été dépoussiérée dans les gaz d'échappement à l'intérieur de l'atelier et l'empêcher de se propager dans l'environnement à l'extérieur de l'atelier.
En général, la principale différence entre le système de traitement des gaz résiduaires en chlorure de titane spongieux et le système de traitement électrolytique des gaz résiduaires au magnésium réside dans les différents composants des gaz résiduaires et les méthodes de traitement.
7. Processus de traitement des gaz résiduaires en chlorure de titane éponge et processus de traitement électrolytique des gaz résiduaires en magnésium :
Le processus de traitement des gaz résiduaires de chlorure de titane spongieux comprend principalement les étapes suivantes :
Traitement de purification humide : Tout d’abord, les gaz résiduaires doivent être traités par purification humide. Cette étape consiste principalement à envoyer les gaz résiduaires dans l’équipement de purification et à les asperger d’eau pour les laver. Au cours de ce processus, HCl et NaCl se dissolvent dans l’eau et TiCl4 s’hydrolyse, entraînant les particules de poussière solides dans l’eau. Les équipements de purification peuvent utiliser des tours de lavage, des épurateurs centrifuges, des tours d'absorption par pulvérisation et des dépoussiéreurs à mousse, etc.
Déchloration : Afin d’éliminer davantage le chlore, différentes méthodes peuvent être utilisées en fonction de la concentration de chlore. Lorsque la concentration de chlore dans les gaz d'échappement est faible, du lait de chaux (Ca(OH)2) est souvent pulvérisé et le chlore réagit avec le lait de chaux pour générer du Ca(ClO)2. Si la concentration de chlore dans les gaz d'échappement est faible mais que le volume des gaz résiduaires est important, NaOH ou Na2CO3 sont souvent utilisés pour la pulvérisation, et le chlore réagira avec eux pour former du NaClO, qui peut être utilisé comme poudre de blanchiment. Si la concentration de chlore dans les gaz d’échappement est élevée mais que le volume des gaz résiduaires est faible, un spray FeCl2 peut être utilisé pour absorber le chlore. Dans ce processus, l’éluant FeCl2 est préparé en faisant réagir au préalable de la limaille de fer avec du HCl. Après élution, FeCl3 est généré. FeCl3 est ajouté à la limaille de fer et réduit en FeCl2 pour recyclage.
Le procédé de traitement électrolytique des gaz résiduaires au magnésium comprend principalement les étapes suivantes :
Électrolyse du magnésium : L'atelier d'électrolyse électrolysera le chlorure de magnésium produit dans l'atelier de réduction pour produire du magnésium et du chlore gazeux. Le magnésium produit par électrolyse est envoyé à l'atelier de réduction comme agent réducteur pour la production d'éponge de titane, tandis que le chlore gazeux est envoyé à l'atelier de chloration pour la production de tétrachlorure de titane.
Traitement des gaz résiduaires par électrolyse et remise à la vapeur : Le système de traitement des gaz résiduaires par électrolyse et remise à la vapeur assure les fonctions de purification et d'évacuation des gaz résiduaires acides dans le système d'électrolyse du magnésium et l'atelier de remise à la vapeur. Ces gaz résiduaires acides sont principalement composés de chlore et de chlorure d’hydrogène.
8. Des polluants sont produits lors du processus de chloration de l’éponge de titane :
Chlorures organiques : comme le tétrachlorure de titane, le chloroforme, le dichlorométhane, etc. Ces organochlorés sont souvent toxiques et peuvent provoquer une pollution de l'environnement.
Chlorures inorganiques : tels que le chlore, le chlorure d'hydrogène, etc. Ces chlorures inorganiques sont également toxiques et peuvent entraîner des dangers environnementaux et biologiques.
Autres polluants : Certains autres polluants peuvent être produits lors du processus de chloration, comme le phosgène (COCl2), qui sont également des substances toxiques.
9. Principe d'oxydation du système de traitement des gaz d'échappement en chlorure de titane éponge :
Principalement dans certaines conditions de température et de pression, l'oxygène de l'air est utilisé pour oxyder le tétrachlorure de titane présent dans les gaz d'échappement en dioxyde de titane. Plus précisément, le processus de réaction d’oxydation peut être divisé en les étapes suivantes :
Le chlore réagit avec l'oxygène pour former des ions chlorate : Cl2+O2=2ClO3
Les ions chlorate réagissent avec le tétrachlorure de titane pour former du dioxyde de titane et du chlore : TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2
Ce processus est effectué à une certaine température (telle que 600-800 degrés) et pression (pression normale). Dans le même temps, un catalyseur (tel que le pentoxyde de vanadium, etc.) doit être ajouté pour réduire l'énergie d'activation de la réaction et favoriser la réaction. Le dioxyde de titane obtenu peut être recyclé comme sous-produit, tandis que le chlore peut être réutilisé dans la production de chloration.
Il convient de noter que le processus d'oxydation est effectué dans certaines conditions de température et de pression, les conditions de réaction doivent donc être strictement contrôlées et une attention particulière doit être accordée au recyclage du chlore présent dans les gaz d'échappement afin de réduire les coûts de production et la pollution de l'environnement.
10. La relation entre le titane haut de gamme et les alliages de titane et l'éponge de titane :
Tout d'abord, le titane et les alliages de titane haut de gamme font référence au titane et aux alliages de titane dotés d'excellentes propriétés et d'utilisations spéciales, telles qu'une résistance élevée, une ténacité élevée, une résistance à la corrosion, des performances à haute température, etc. L'éponge de titane est un alliage de titane produit par le réaction du tétrachlorure de titane et du magnésium. Il est généralement utilisé comme matière première pour la production de titane et d’alliages de titane haut de gamme.
Plus précisément, la relation entre le titane haut de gamme et les alliages de titane et l'éponge de titane se reflète principalement dans les aspects suivants :
Matières premières : L'éponge de titane est l'une des matières premières pour la production de titane et d'alliages de titane haut de gamme. En traitant davantage et en alliant une éponge de titane, du titane haut de gamme et des alliages de titane dotés d'excellentes propriétés peuvent être produits.
Processus de production : Les processus de production du titane et des alliages de titane haut de gamme sont similaires à ceux de l'éponge de titane, qui nécessitent une série de fusion, de traitement et de traitement thermique. Cependant, le processus de production du titane et des alliages de titane haut de gamme est plus complexe et sophistiqué, nécessitant des exigences techniques plus élevées et un contrôle qualité plus strict.
Domaines d'application : Le titane et les alliages de titane haut de gamme sont principalement utilisés dans les domaines aérospatial, militaire, pétrochimique et autres, et ont un large éventail d'utilisations. L'éponge de titane est principalement utilisée pour produire des pièces en alliage de titane à haute résistance et résistantes à la corrosion, nécessaires dans l'aérospatiale, l'automobile et d'autres domaines.
En général, il existe une relation étroite entre le titane haut de gamme et les alliages de titane et l'éponge de titane. Il existe certaines similitudes entre leurs processus de production, leurs matières premières et leurs domaines d'application, mais en termes de technologie de production, de performances des produits et de domaines d'application, il existe également certaines différences.
11. Le déroulement du processus de purification du titane haut de gamme est le suivant :
Du dioxyde de titane de haute pureté est sélectionné comme matière première et un agent réducteur est ajouté pour le traitement de réduction.
Le dioxyde de titane réduit est décapé pour éliminer les impuretés.
Après décapage, le dioxyde de titane est lavé à l'eau et séché, puis un agent réducteur est ajouté pour une réduction à haute température.
L'éponge de titane réduite est broyée et broyée pour obtenir une éponge de titane à fines particules.
Le titane spongieux à grains fins est fondu à haute température et la technologie de fusion sous vide est utilisée pour éliminer les impuretés et les gaz.
Après affinage, l'éponge de titane est coulée en continu et moulée sous pression pour obtenir des lingots de titane de haute pureté.
Grâce à la technologie de forgeage à haute température, les lingots de titane sont forgés à haute température pour obtenir des matériaux en titane de haute pureté.
