Quy trình sản xuất bọt biển titan

1. Bọt biển titan

Nó là một loại titan kim loại giống như bọt biển được sản xuất bằng phương pháp khử nhiệt kim loại và là nguyên liệu thô cho vật liệu chế biến titan. Nó được chiết xuất từ ​​​​ilmenit rutile và biến thành các vật liệu hợp kim titan khác nhau sau khi nấu chảy và rèn. Theo độ tinh khiết khác nhau, titan xốp có thể được chia thành bảy loại, từ một đến năm, cũng như loại 0 và loại 0A. Hàm lượng titan dao động từ 98,5 đến 99,7. Con số càng nhỏ thì hàm lượng titan càng cao.

Việc phân loại cấp độ của miếng bọt biển titan chủ yếu được phân loại theo thành phần hóa học, độ xốp và độ bền của nó. Cách phân loại cụ thể như sau:

Theo thành phần hóa học và độ cứng Brinell, các sản phẩm xốp titan có thể được chia thành 7 nhãn hiệu (cấp): MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.

Theo độ xốp và khả năng hấp phụ, bọt biển titan có thể được chia thành hai loại: độ xốp thấp và độ xốp cao. Miếng bọt biển titan có độ xốp thấp có khả năng thoáng khí tốt hơn, trong khi miếng bọt biển titan có độ xốp cao có diện tích bề mặt lớn hơn và khả năng hấp phụ tốt hơn.

Theo mức độ sức mạnh, miếng bọt biển titan có thể được chia thành các loại khác nhau. Miếng bọt biển titan có độ bền cao hơn có thể chịu được lực lớn hơn, độ bền và khả năng chống biến dạng tốt hơn, phù hợp với một số tình huống ứng dụng tải nhẹ hoặc áp suất thấp. Miếng bọt biển titan có độ bền thấp hơn phù hợp cho một số ứng dụng tải nhẹ hoặc áp suất thấp.

2. Bọt biển titan chủ yếu được chia thành các quy trình đầy đủ và bán quy trình:

Toàn bộ quá trình chủ yếu bao gồm ba quá trình: tinh chế clo, chưng cất khử và điện phân magiê. Đầu tiên, các vật liệu giàu titan được khử trùng bằng clo và tinh chế để tạo ra titan tetrachloride, sau đó titan tetrachloride được khử bằng magiê để thu được bọt biển titan. Cuối cùng, điện phân được sử dụng để khử magie clorua sinh ra ở bước khử thành khí clo và magie để tái chế.

Quá trình bán quy trình trực tiếp mua titan tetraclorua tinh chế và tạo ra bọt biển titan sau khi khử, bỏ qua quá trình tinh chế clorua và điện phân magiê. Vì magiê không tham gia vào chu trình nên giá thành của miếng bọt biển titan bán xử lý thường cao hơn.

3. Chất dùng trong sản xuất titan xốp:

Tùy thuộc vào quá trình sản xuất, các loại và số lượng chất thải và sản phẩm khác nhau có thể được tạo ra. Nói chung, trong quá trình sản xuất bọt biển titan, cả chất thải khí như clo, hydro clorua và titan tetraclorua và chất thải rắn như halogenua đều được tạo ra. Hầu hết các chất thải này cần được xử lý hoặc tái chế đúng cách để đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường trong quá trình sản xuất.

Ngoài ra, một lượng lớn nước thải sẽ được tạo ra trong quá trình sản xuất xốp titan. Các loại nước thải này chủ yếu chứa các chất như hydro clorua và titan tetraclorua cần được xử lý để đạt tiêu chuẩn xả thải hoặc tiêu chuẩn tái chế.

4. Quy trình xử lý rửa kiềm thứ cấp

Đây là một phương pháp khử lưu huỳnh bằng rửa kiềm cải tiến, sử dụng hai máy lọc liên tục để khử lưu huỳnh. Trong máy lọc giai đoạn đầu, khí thô tiếp xúc với dung dịch kiềm, gây ra phản ứng khí-lỏng. Lưu huỳnh dioxit phản ứng với hydroxit trong dung dịch kiềm tạo thành thiosunfat. Các dung dịch kiềm thường được sử dụng bao gồm dung dịch natri hydroxit (NaOH) và dung dịch natri cacbonat (Na2CO3). Phương trình hóa học của phản ứng này là SO2 + NaOH → NaHSO3.

5. Nguyên lý làm việc của lò nung muối nóng chảy xút

Nó tận dụng sự trao đổi nhiệt giữa khí đốt và muối nóng chảy để dẫn năng lượng nhiệt thông qua tuần hoàn dòng muối nóng. Cụ thể, vật liệu muối được nung nóng đến điểm nóng chảy để tạo thành muối nóng chảy và năng lượng nhiệt trong đó được lưu trữ trong một thiết bị lưu trữ nhiệt. Năng lượng nhiệt trong muối nóng chảy sau đó được sử dụng để tạo ra hơi nước ở nhiệt độ cao và áp suất cao, hơi nước này được chuyển thành năng lượng điện. Cuối cùng, nước muối nóng và lạnh còn lại được đưa trở lại lò muối nóng chảy để đun nóng nhằm tái chế năng lượng nhiệt. Nguyên lý làm việc này làm cho lò muối nóng chảy xút trở thành thiết bị chuyển đổi năng lượng hiệu quả và thân thiện với môi trường, có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất nhiệt điện mặt trời, sưởi ấm công nghiệp, v.v.

6. Phương pháp xử lý bụi sấy muối công nghiệp
Phương pháp vật lý: Tận dụng độ hòa tan giữa muối công nghiệp và natri clorua để tạo thành dung dịch bão hòa kali nitrat. Sau khi làm mát, phần lớn nó sẽ trở thành kết tủa tinh thể, trong khi natri clorua sẽ có trong rượu mẹ. , tách các tinh thể đã lọc ra khỏi rượu mẹ.

Phương pháp hóa học: Đầu tiên hòa tan muối công nghiệp trong nước thành dung dịch, thêm dung dịch bạc nitrat dư, ion bạc phản ứng với ion clorua tạo thành kết tủa bạc clorua, sau đó thêm axit clohydric dư vào dung dịch để kết tủa ion bạc dư, lọc. Cuối cùng, dung dịch đã lọc được đun nóng để loại bỏ axit clohydric dư.

Muối thải clo hóa là chất thải phát sinh trong quá trình clo hóa muối nóng chảy, chủ yếu là chất thải chứa muối và cặn muối. Việc tạo ra các chất thải này là sản phẩm tất yếu của quá trình clo hóa, các thành phần và thành phần của chúng có liên quan đến nguyên liệu thô và dung môi clo hóa được sử dụng. Các phương pháp xử lý muối thải clo hóa bao gồm nghiền, phản ứng kiềm, ép lọc, lọc chính xác, siêu lọc và các bước khác. Các sản phẩm thu được trong quá trình xử lý có thể được sử dụng làm tài nguyên. Ví dụ, xỉ sắt-titan thu được từ quá trình lọc ép có thể được sử dụng làm tài nguyên hoặc được xếp chồng lên nhau làm chất thải thông thường. Nước muối natri clorua thu được bằng siêu lọc có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô cho quá trình điều chế xút bằng phương pháp điện phân màng ion hoặc Muối rắn thu được sau khi bay hơi và thu hồi.

Sự khác biệt chính giữa hệ thống xử lý khí thải titan clorua xốp và hệ thống xử lý khí thải magiê điện phân như sau:

Hệ thống xử lý khí thải clo chủ yếu xử lý khí thải tạo ra trong xưởng clo hóa, chủ yếu bao gồm các khí axit như clo và hydro clorua. Để đạt được quá trình thanh lọc và xả khí thải, hệ thống sẽ thực hiện xử lý rửa kiềm, chuyển đổi khí axit thành chất muối thông qua các phản ứng hóa học và thực hiện xả khí thải.

Hệ thống xử lý khí thải magie điện phân chủ yếu xử lý khí thải tạo ra trong xưởng magie điện phân, chủ yếu bao gồm khí clo và hơi magie. Để lọc và xả khí thải, hệ thống sẽ thực hiện loại bỏ bụi, ngưng tụ hơi magie thành hạt magie và thu khí clo để tái sử dụng. Đồng thời, hệ thống cũng sẽ thực hiện kiểm soát khuếch tán khí để kiểm soát hiệu quả hơi magie chưa được loại bỏ bụi trong khí thải bên trong nhà xưởng và ngăn không cho phát tán ra môi trường bên ngoài nhà xưởng.

Nhìn chung, sự khác biệt chính giữa hệ thống xử lý khí đuôi titan clorua xốp và hệ thống xử lý khí đuôi magiê điện phân nằm ở các thành phần khí thải và phương pháp xử lý khác nhau.

7. Quy trình xử lý khí đuôi titan clorua xốp và quy trình xử lý khí đuôi magiê điện phân:

Quy trình xử lý khí đuôi titan clorua xốp chủ yếu bao gồm các bước sau:

Xử lý làm sạch ướt: Đầu tiên, khí thải cần được xử lý bằng phương pháp làm sạch ướt. Bước này chủ yếu liên quan đến việc đưa khí thải vào thiết bị lọc và phun nước để rửa. Trong quá trình này, HCl và NaCl sẽ hòa tan trong nước còn TiCl4 sẽ thủy phân, cuốn trôi các hạt bụi rắn vào trong nước. Thiết bị lọc có thể sử dụng tháp rửa, máy lọc ly tâm, tháp hấp thụ phun và máy hút bụi bọt, v.v.

Khử clo: Để loại bỏ clo hơn nữa, có thể sử dụng các phương pháp khác nhau tùy thuộc vào nồng độ clo. Khi nồng độ clo trong khí thải thấp, sữa vôi (Ca(OH)2) thường được phun ra, clo phản ứng với sữa vôi tạo ra Ca(ClO)2. Nếu nồng độ clo trong khí thải thấp nhưng thể tích khí thải lớn thì NaOH hoặc Na2CO3 thường được dùng để phun, clo sẽ phản ứng với chúng tạo thành NaClO, có thể dùng làm bột tẩy trắng. Nếu nồng độ clo trong khí thải cao nhưng thể tích khí thải nhỏ thì có thể dùng phun FeCl2 để hấp thụ clo. Trong quá trình này, dung dịch rửa giải FeCl2 được điều chế bằng cách cho mạt sắt phản ứng trước với HCl. Sau khi rửa giải, FeCl3 được tạo ra. FeCl3 được thêm vào mạt sắt và khử thành FeCl2 để tái chế.

Quá trình xử lý khí đuôi magie điện phân chủ yếu bao gồm các bước sau:

Điện phân magie: Xưởng điện phân sẽ điện phân magie clorua được sản xuất tại phân xưởng khử để tạo ra khí magie và khí clo. Magiê sản xuất bằng điện phân được gửi đến xưởng khử làm chất khử để sản xuất bọt biển titan, trong khi khí clo được gửi đến xưởng khử trùng bằng clo để sản xuất titan tetraclorua.

Xử lý khí đuôi bằng điện phân và hấp lại: Hệ thống xử lý khí đuôi điện phân và hấp lại có chức năng lọc và thải khí thải có tính axit trong hệ thống điện phân magiê và xưởng hấp lại. Những khí thải có tính axit này chủ yếu bao gồm clo và hydro clorua.

8. Các chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình clo hóa titan xốp:

Clorua hữu cơ: như titan tetraclorua, chloroform, dichloromethane, v.v. Các clo hữu cơ này thường độc hại và có thể gây ô nhiễm môi trường.

Clorua vô cơ: chẳng hạn như clo, hydro clorua, v.v. Các clorua vô cơ này cũng độc hại và có thể gây nguy hiểm cho môi trường và sinh học.

Các chất ô nhiễm khác: Một số chất ô nhiễm khác có thể được tạo ra trong quá trình khử trùng bằng clo, chẳng hạn như phosgene (COCl2), cũng là những chất độc hại.

9. Nguyên lý oxy hóa của hệ thống xử lý khí thải titan clorua xốp:

Chủ yếu trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định, oxy trong không khí được sử dụng để oxy hóa titan tetraclorua trong khí thải thành titan dioxide. Cụ thể, quá trình phản ứng oxy hóa có thể được chia thành các bước sau:

Clo phản ứng với oxy tạo thành ion clorat: Cl2+O2=2ClO3
Ion clorat phản ứng với titan tetraclorua tạo thành titan dioxit và clo: TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2

Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ nhất định (chẳng hạn như 600-800 độ) và áp suất (áp suất bình thường). Đồng thời, cần thêm chất xúc tác (như vanadi pentoxit, v.v.) để giảm năng lượng kích hoạt phản ứng và thúc đẩy phản ứng. Titan dioxide thu được có thể được tái chế dưới dạng sản phẩm phụ, trong khi clo có thể được tái sử dụng trong sản xuất clo hóa.

Cần lưu ý rằng quá trình oxy hóa được thực hiện trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định, do đó các điều kiện phản ứng cần được kiểm soát chặt chẽ và cần chú ý đến việc tái chế clo trong khí thải để giảm chi phí sản xuất và ô nhiễm môi trường.

10. Mối quan hệ giữa titan cao cấp và hợp kim titan và xốp titan:

Trước hết, hợp kim titan và titan cao cấp dùng để chỉ các hợp kim titan và titan có các đặc tính tuyệt vời và công dụng đặc biệt, như độ bền cao, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn, hiệu suất nhiệt độ cao, v.v. Bọt biển titan là hợp kim titan được sản xuất bởi phản ứng của titan tetraclorua và magie. Nó thường được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất hợp kim titan và titan cao cấp.

Cụ thể, mối quan hệ giữa titan cao cấp và hợp kim titan và xốp titan chủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau:

Nguyên liệu: Xốp titan là một trong những nguyên liệu để sản xuất titan và hợp kim titan cao cấp. Bằng cách tiếp tục xử lý và hợp kim hóa miếng bọt biển titan, có thể tạo ra hợp kim titan và titan cao cấp với các đặc tính tuyệt vời.

Quy trình sản xuất: Quy trình sản xuất hợp kim titan và titan cao cấp tương tự như quy trình sản xuất bọt biển titan, đòi hỏi một loạt quá trình nấu chảy, xử lý và xử lý nhiệt. Tuy nhiên, quy trình sản xuất titan và hợp kim titan cao cấp phức tạp và phức tạp hơn, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao hơn và kiểm soát chất lượng chặt chẽ hơn.

Lĩnh vực ứng dụng: Hợp kim titan và titan cao cấp chủ yếu được sử dụng trong hàng không vũ trụ, quân sự, hóa dầu và các lĩnh vực khác, và có nhiều ứng dụng rộng rãi. Bọt biển titan chủ yếu được sử dụng để sản xuất các bộ phận hợp kim titan có độ bền cao, chống ăn mòn cần thiết trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và các lĩnh vực khác.

Nhìn chung, có mối quan hệ chặt chẽ giữa titan cao cấp và hợp kim titan và bọt biển titan. Có những điểm tương đồng nhất định giữa quy trình sản xuất, nguyên liệu thô và lĩnh vực ứng dụng của họ, nhưng về mặt công nghệ sản xuất, hiệu suất sản phẩm và lĩnh vực ứng dụng cũng có những khác biệt nhất định.

11. Quy trình tinh chế titan cao cấp như sau:

Titan dioxide có độ tinh khiết cao được chọn làm nguyên liệu thô và chất khử được thêm vào để xử lý khử.

Titan dioxide đã khử được ngâm để loại bỏ tạp chất.

Sau khi ngâm, titan dioxide được rửa bằng nước và sấy khô, sau đó thêm chất khử để giảm nhiệt độ cao.

Miếng bọt biển titan khử được nghiền nát và nghiền để thu được miếng bọt biển titan hạt mịn.

Titan xốp hạt mịn được nung chảy ở nhiệt độ cao và sử dụng công nghệ nấu chảy chân không để loại bỏ tạp chất và khí.

Sau khi tinh chế, miếng bọt biển titan được đúc và đúc liên tục để thu được các thỏi titan có độ tinh khiết cao.

Sử dụng công nghệ rèn ở nhiệt độ cao, thỏi titan được rèn ở nhiệt độ cao để thu được vật liệu titan có độ tinh khiết cao.