Реферат пән: «Түсті металлургия өндірісінің технологиясы» Тақырыбы: «Титан дайындау тәсілдерінің теориясы мен практикасы Титан өндірісі»
жүктеу/скачать 206.21 Kb.
|
1 2
Реферат Исильбаева.docx (1)| Титанның сипаттамасы
Титан - атомдық нөмірі 22, атомдық массасы 47.88, жеңіл күміс-ақ металға ие химиялық элемент. Тығыздығы 4,51 г / см3, Tm = 1668 + (-) 5 ° С, Tkip = 3260 ° С. Титан және титан қорытпалары жеңілдік, беріктігі, жоғары коррозияға төзімділігі, төменгі термиялық кеңею коэффициенті, кең температура диапазонында жұмыс істеу мүмкіндігі. Титанның екі аллотроптық модификациясы белгілі: 882,5 ° C дейін төмен температурадағы альфа модификациясы және 882,5 ° C-тен балқу нүктесіне дейінгі тұрақты жоғары температуралық бета-модификация. Тығыздығы мен нақты жылу тұрғысында титан екі негізгі құрылымдық металдар: алюминий мен темір арасындағы аралық орналасады. Сондай-ақ, оның механикалық беріктігі шамамен екі есе жоғары таза темір және алюминийден 6 есе жоғары екенін атап өту керек. Бірақ титан оттекті, азотты және сутекті белсенді түрде сіңіре алады, ол металлдың пластикалық қасиеттерін айтарлықтай төмендетеді. Көміртегімен титан қатты қаттылықпен отқа төзімді карбидтерді құрайды. Титан төмен жылу өткізгіштікке ие, ол алюминийдің жылу өткізгішіне қарағанда 13 есе аз және темірден 4 есе аз. Бөлме температурасында жылу кеңейту коэффициенті салыстырмалы түрде кішкентай болып, температураның жоғарылауы артады. Титанның икемділігі модулі шағын және маңызды анизотропияны көрсетеді, олар күш қолданылған кезде материалдың эластикалық бұзылу мүмкіндігін сипаттайды. Анизотропия - күштің бағытына байланысты икемділік қасиеттеріндегі айырмашылық.Температура 350 ° C-қа дейін көтерілген сайын олар сызықты түрде азаяды. Титанның икемділігі модулінің кіші мәні маңызды кемшілік болып табылады, өйткені кейбір жағдайларда беріктік жағдайларға байланысты жеткілікті қатаң құрылымдарды алу үшін өнімдердің үлкен бөліктерін қолдану қажет. Титанның ерекшеліктері Титанның және қорытпалардың төмендетілген ұнтақтары қатаң матрицалардағы салыстырмалы түрде төмен қысымды қысыммен, сондай-ақ серпінді қабықшаларда гидростатикалық қысыммен керемет түрде қалыпталған бөлшектердің (1-сурет) тұрақты емес (тұрақты емес) нысаны мен дамыған беті бар. Ұнтақтар таспаға жақсы оралған және вакуумда немесе бейтарап ортада агломерленген. Титанның артықшылықтары; Төмен тығыздығы (4500 кг / м3) өндірілетін өнімнің массасын азайтады; жоғары механикалық беріктігі. Жоғары температура кезінде (250-500 ° C) титан қорытпалары алюминий мен магнийдің жоғары беріктік қорытпаларына берік болып табылады; -титанның беті жұқа (5-15 мкм) үздіксіз TiO2 оксидтік пленкаларында қалыптасатын қабілетіне байланысты өте жоғары коррозиялық төзімділік; ең жақсы титан қорытпаларының беріктігі (беріктігі мен тығыздылығының арақатынасы) 30-35 км және одан жоғары, бұл легирленген болаттардың нақты беріктігінің екі есе дерлік; -ұнтақтардың өте жақсы сығылуы; -ұнтақ қорытпаларының жоғары құрылымдық біртектілігі және титанмен интерметальды қосылыстар. Кемшіліктері; -өндірістің жоғары құны, титан темірден, алюминийден, мыснан, магнийден әлдеқайда қымбат; -жоғары температурада, әсіресе сұйық күйде, атмосфераны құрайтын барлық газдармен белсенді өзара әрекеттесу нәтижесінде нәтижесінде титан және оның қорытпалары тек вакуумда немесе инертті газдарда ериді; -титан қалдықтарын өндіруге қатысу қиындықтары; көптеген материалдарда титанның жабысуына байланысты -титанның және оның көптеген қорытпаларының сутегінің беткі қабатына және тұз тотығуына жоғары үрдісі; -аустенит сынықтары баспайтын болаттан жасалған өңдеуге ұқсас; -жоғары химиялық белсенділік, дәнекерлеу циклі кезінде жоғары температурада және фаза түрлендірулерінде астықтың өсу үрдісі титан дәнекерлеу кезінде қиындық тудырады. Титанды алуға арналған шикізат Титанның белгілі минералдары қатарынан екеуінің: рутил мен ильминиттің негізгі өнеркәсіптік маңызы бар. Рутил - ТіО2 титанның табиғи оксиді титан өндірісі кезінде шикізаттың ең жақсы түрі болып табылады, бірақ рутил рудаларының ірі кен орындары сирек кездеседі. Ильменит ҒеТіОз - титанның анағұрлым кең таралған минералы. Ильминиттік рудалар көбінесе Ғе3О4 магнитетит қоспасында кездесетін шашылғыш тау жыныстары болып табылады. Осындай рудаларды титан магнетитет деп атайды. 40 % дейін ильменит өзен және теңіз жағалауы маңындағы құмдардан өндіріледі. Осы рудаларда титанның мелшері 35% дейін жетеді. Титанды алудың перспективалы кұралы перовскиттік СаТіО3 және сфена CaО·TiО2·SiО2 рудалары болып табылады. Оларды пайдалану тек кешендік қайта өндеу кезінде ғана рентабельді бола бастайды. Титанның рудалардағы құнды серіктес элементтері тантал, ниобий, цирконий және сирек жер элементтері болып табылады. Кейбір титанды-магнетиттік рудалар механикалық байытуға көнбейді. Бұл жағдайда титанды бөліп алу үшін шойын мен бай титан қожын (80-87% ТіО2) ала отырып, тотықсыздандырып қорытуды пайдаланады. Тотықсыздандырып қорытуды титан мен темірді бөлу мақсатында ильмениттік концентраттарды бастапқы өндеу үшін қолданады. Қазіргі кезде өнеркәсіптерде шығарылатын титанның басым көпшілік бөлігі титан тетрахлоридін магниймен тотықсыздандыру жолымен жүргізіледі. Хлорлау алдында бастапқы шикізатты титан қожына тотықсыздандырып қорыту арқылы пирометаллургиялық дайындық жүргізеді. Тотықсыздандырып корьггуга ильмениттік концентраттар немесе титанды-магнетиттік рудалар түсе алады. Қорытпа мақсаты темір оксидтерін таңдап тотықсыздандыру болып табылады. Осы процесте титан мен темірді бөлу мүмкіндігі титан мен темір оксидтерінің беріктігіндегі үлкен айырмашылыққа негізделген. Тотықсыздандырып қорыту кезінде темір оксидтері металл күйіне дейін тотыксызданады, ал титан ТіО2 түрінде қожға айналады. Тотықсыздандырып қорытуды жүргізу қажеттігі, темір мөлшерлі концентраттарды тікелей хлорлау - хлордың одан әрі пайдалануы қиын темір хлоридін түзуде косымша үлкен шығындарды талап ететіндігіне байланысты. Ильмениттік концентраттарды тотықсыздандырып қорытуды электр пештерінде жүргізеді. Балқытудың негізгі процесі жалпы түрде тендеумен сипатталады: ҒеТіОз + С —> Ғе + ТіО2 + СО Қорытпаны, қождағы ТіО2 мөлшерін 82-87 %-дан кем төмендетпес үшін кождамаларды минимум косу арқылы немесе соларсыз жүргізуге тырысады. Титандық қожда жоғары балқу температурасы (>1500°С) және айтарлықтай тұтқырлық болады, бұл электр пештерін тотықсыздандырып балқыту үшін пайдалануды тудырады. Қорыту кезінде тотықсыздандырғыш ретінде кокс немесе антрацит колданады. Қож бен шойынды мезгіл сайын ағын езек аркылы жалпы құйма қалыпқа кұяды. Шығарылардағы қож температурасы 1570-1650°С құрайды. Қабыршықтанып, қатайғаннан кейін шойын мен қожды бөліп, соған сәйкес қайта өцдеуге жөнелтеді. Титанды кожға алып шығу 96-96,5 % құрайды. Металдық титанды - титандық қождан және тотыққаншикізаттың басқа түрлерінен алу технологиясы екі негізгі кезеңнен құралады. Ең алдымен бастапқы шикізат материалдарын газ тәріздес хлормен хлорлау арқылы титан тетрахлоридін мына реакция бойынша алады: ТiO2+2С12+2С→ТiСl4+2СО Сосын техникалық тетрахлоридті қоспалардан ректификация арқылы тазартқаннан кейін, оны металл титанға дейін магний- термиялық тотықсыздандыруға жатқызады. TiCl4(газ)+2M(c)=Tiқ+2MgCl(c)+519кДж Магнийлік электролизерлердің анодты газ түріндегі газ тәріздес хлоры және титанды алуға қажетті металл магний - магний өндіріснен түседі, ал реакция бойынша алынатын магний хлориді магнийді электролитnік жолмен алуға қайтадан оралады. Титан және магний өндірісінің технологиялық кооперациясы жаңа заманғы титан-магний өнеркәсібінің маңызды атрибуты болып табылады. Титанды өзінің тетрахлоридінен магний арқылы тотықсыздандыруды 750-850°С кезінде, яғни оның балқу температурасынан айтарлықтай төмен температурада жүргізеді. Сол себепті металды пісірілген кристалдар - кеуектер түрінде алады. Кеуекті титан (титан кеуегі) титанды-магний комбинаттарының тауарлық өнімі болып табылады. Шағын титан құйма кесектерін металл өңдеу кәсіпорындарында алады. Титанды алудың электролиттік тәсілі анағұрлым перспективалы болып табылады. Оның басты басымдығы - тапшы металл тотықсыздандырғышының жоқтығы. Осы әдісті жасауда және жетілдіруде айтарлықтай табыстарға қол жеткізілді. Электролиз процесінің жалпы принциптері титанды электролиттік (мысалы, сапасыз кеуекті металды, титан балқымалары мен оның қорытпаларының қалдықтарын) тазарту кезінде өнеркәсіптік практикада пайдаланылып жүр. Титан алу әдістері Қазіргі уақытта титан өндірісінде хлорлы технология пайдалануда, одан көп көлемде қалдықтар қалады. Шыққан өнімнің құрамынағы қоспаның хлормен әрекеттесуі олардың пайда болуларының негізі болып табылады.Соңғы жылдарда өнім сапасы төмендеді, бұл 1 көрсеткіште.Титанның жоғары әрекеттесу қабілеті және оның құрамының төмендеуі, қоспаның аз көлемде көтерілуі оның өндірісіндегі негізгі технологияны қолдану мен көрсетіледі. Б.Ұ.Ұ және шет елдерде титан өндірісі бұл металлотермиялық, онда титан хлориді магнимен немесе натримен қалыптастырады. Сондықтан да өнеркәсіптегі кен өнімі құрамы, хлорлы әдісімен өңдеуге қанағаттандыра алатын болуы керек. Қоспаның аз көлемде алынған өнімді хлорлауға түскені, сол көлемде титан хлоридінен титанды айыруға болады, хлордың аз шығыны, еңбек етудің жақсы жағдайы болады. Құрамында титан бар концентраттарды үздіксіз хлорлау, хлорлау әдісін өте қиындатады және де титан хлоридін қоспалардан тазартуда да кедергі келтіреді, хлорлаудан бұрын концентраттан темір қоспасын бөліп алса жеңілірек болады. Басқа шет елдер зауыттарында мысалы Жапон фирмасы “Осака титаниум” титан хлориды өндірісі құрамында 94-96% титан қос тотығы бар бай рутил концентратын пайдалануда. Рутилдің табиғатта сирек кездесуіне байланысты оны ильменит концентраттарына технологиялық сызба көмегімен ала бастады. Өндірісте технологиялық сызбалардың өте ауқымды пайдалануы, темірді ерітінділеп оның оксидін қышқылдармен әрекеттестіріп, ильмениттен темір тотығы мен титанның қос тотығын алдын-ала термиялық әдіспен өңдейді. Таңдамалы ерітінділеуді күкірт және тұз қышқылдарында жүргізеді. Тұз қышқылы күкірт қышқылының жанында құрамында темірі бар өнімдерді алуда өте қарапайым болып келеді. Осы мақсатпен тұз қышқылы ерітіндісі құрамында темір хлориді бар, 800-9000С тен жоғарғы пар гидролизіне ұшырап, соның нәтижиесінде үш валентті темір оксиді түзіледі. Өндірісте технологиялық сызбалардың өте ауқымды пайдалануы, темірді ерітінділеп оның оксидін қышқылдармен әрекеттестіріп, ильмениттен темір тотығы мен титанның қос тотығын алдын-ала термиялық әдіспен өңдейді. Өскемен титан-магний комбинаты Қазақстан қор биржасында Өскемен титан-магний комбинатының 15,5 проценттік мемлекеттік акциялар пакетінің 10 процентін сату шарасы басталды. Қазақстан қор биржасында Өскемен титан-магний комбинатының 15,5 проценттік мемлекеттік акциялар пакетінің 10 процентін сату шарасы басталды,- деп хабарлайды KZ-today тілшісі. Бір акцияға бастапқы ұсынылған баға 15 мың теңгені құрайды. ҚР қаржы министрлігінің мемлекеттік мүлік және жекешелендіру комитеті 167260 қарапайым акциядан құралған мемлекеттік пакетті (15,5%) екі лотпен сатуға шешім қабылдады. Атап айтсақ, 107910 акция немесе пакеттің 10 проценті біртұтас лотпен сатылса, 59350 акция немесе 5,5 проценті бір акциядан сатылады. "Өскемен титан-магний комбинаты" ААҚ жоғары сапалы титан құймасы мен тауарлық сипаттағы магний өндіреді. ІV топ қосымша топша элементтері титан, цирконий Zr, және гафний және резерфордий сыртқы электрон қабаты (n-1)d2 ns2 қосылыстарында топша элементтері +1 – ден +4 – ке дейінгі т.д. көрсетеді. Титан тарқалуы бойынша 9-шы элемент –0,6%. Минералдары : рутил TiO2 ильменит Ғе ТіО3 перовоскит СаТіО3 Ақ күміс түсті металл, тығыздығы 4,5г/см3. Еру балқу t═16680C Титан химиялық тұрғыдан тұрғын. Жүзінде оксид пленканың пайда болуы нәтижесінде инерттік байқалады. Қыздырғанда титан көптеген металл еместермен (галоген, оттегі, сутегі, азот) әрекеттеседі. Ті +2Cl2═ ТіCl4 2Ti +N2 ═ 2TiN Титан көптеген агрессив заттардың әсеріне тұрақты (тұз ерітінділері, қышқыл, негіздер). Азот қышқылында пассивтеніп, HNO3 және HCl да қыздырғанда ғана ериді. 2Ті +6HCl ═ 2TiCl3+3H2 Фторид қышқылында еруі мүмкін Ті +6НҒ ═Н2 [TiF6] +2H2 TiO2 – химиялық аз белсенді зат Амфотер қасиетке ие. Қыздырғанда және балқытқанда TiO2 +Н2SO4 t-pa Ti (SO4) O + H2O TiO2 + 2КОН балқытқанда K2TiO3+ H2O Ti (OH)4 (TiO2x H2O) – амфотер қосылыс қышқыл және негіз ерітінділерінде ериді. 2 Ті (SO4) O + Zn +2 H2SO4 ═Ti2 (SO4)3 + Zn SO4 +2 H2O Ti (SO4) қосылыстары күшті тотықсыздандырушы Титанды алу: TiO2+2Сl2 +C ═ TiСl4 + CO2 сұйық ТіСl4 +2Mq ═ Ti + 2МqCl2 Алынған титанды тазалау : Ті +У2 ═ ТіУ4 ТіУ41300-15000C Ті +У2 Ті және балқытпалары (хром, Аl,V бар) корозияға шыдамды. Олар жеңіл және берік сол себептен конструкциондық материалдар есебінде қолданылады. Химия өнеркәсібінде авиа және ракета құрылысында қолданылады. TiO2 бояу, резина, пластмасса, қағаз бояуда TiO2 және ВаТіО3 диэлектрикалық қасиеттері болғаны үшін электроизоляциондық материалдар дайындауда қолданылады. ТіС кесуші құрал есебінде және ыстыққа шыдамды және ыстыққа пысық балқытпаларды алу үшін қолданылады. Компанияның ірі акционерлерінің қатарында Бельгиялық Specialty Metals Company (65,77%) компаниясы, ҚР қаржы министрлігі (15,5%), "Бағалы қағаздардың орталық депозитарийі" (7,28 %) бар жүктеу/скачать 206.21 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2