Презентация на тему "Металлургия титана"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Металлургия титана

  Лекция

• 
  Слайд 2

  Титан

  Простое вещество титан — лёгкий металл серебристо-белого цвета. Титан отличается высокой механической прочностью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью. Теплопроводность (300 K) 21,9 Вт/(м·К) Тпл = 1660 °C или 1933 К Плотностью (4,51 г/см3). 2

• 
  Слайд 3

  Руда

  3 Титан находится на 10-м месте по распространённости в природе. Содержание в земной коре 0,57 % по массе. В земной коре титан почти всегда четырёхвалентен и присутствует только в кислородных соединениях. В свободном виде не встречается. Важнейшие титановые руды: рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит CaTiOSiO5. Различают коренные руды титана — ильменит-титаномагнетитовые и россыпные — рутил-ильменит-цирконовые. Содержание TiO2 в них меняется от 10 до 60 %. Эти руды легко обогащаются. Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами титана. Месторождения Урал, Приднепровье.

• 
  Слайд 4
  

  4

• 
  Слайд 5

  Производство

  5 Схема переработки руд зависит от состава. В случае ильменитовых руд присутствуют следующие этапы переработки: Получение титанового шлака восстановительной плавкой Получение тетрахлорида титана хлорированием титановых шлаков Металлотермическое восстановление титана из тетрахлорида Рафинирование титана

• 
  Слайд 6

  1. Получение титанового шлака восстановительной плавкой

  6 На этом этапе происходит выделение железа из концентрата. Основной реакцией является: FeO·TiO2 + С = Fe + TiO2 + CO Из восстановленного и науглероживающегося железа образуется чугун, а оксид титана переходит в шлак, который содержит 82—90% TiO2 (титановый шлак).

• 
  Слайд 7

  2. Получение тетрахлорида титана хлорированием титановых шлаков

  7 Получение тетрахлорида титана TiCl4 осуществляют воздействием газообразного хлора на оксид титана при температурах 700—900 °С, при этом протекает реакция: TiO2 + 2Cl2+ 2С = TiCl4↑ + 2СО, температура процесса 700-1000 °C. Исходным титаносодержащим сырьем при этом является титановый шлак. Хлоратор – шахтная или шахтная электрическая печь. При хлорировании примеси титанового шлака также переходят в газовую фазу и затем конденсируются вместе с тетрахлоридом титана.

• 
  Слайд 8
  

  8 Очистку проводят тетрахлорида комбинированной конденсациях в конденсаторах: 1 конденсатор: вход 500-600 °C, выход 300-350 °C, конденсируется MgCl2, CaCl2, MnCl4, FeCl2. 2 конденсатор: вход 120-180 °C, конденсируется FeCl3, AlCl3. 3 конденсатор оросительный: здесь проводится охлаждение газа жидким распыленным TiCl4. В результате образуется пульпа, она стекает в бак, затем в сгуститель. Из него верхний слив (тетрахлорид титана) направляется на дальнейшую переработку, а нижний слив – (осадок твердых хлоридов в тетрахлориде титана) – направляют в испаритель (шахтная электропечь). Там происходит отгонка тетрахлорида титана от примесей. TiCl4содержит 1% примесей, их выделяют дистиляционными методами (ректификацией – многократной дистиляцией).

• 
  Слайд 9

  3. Металлотермическое восстановление титана из тетрахлорида

  9 TiCl4 (магние- или натриетермия) и TiO2(алюмотермическое или кальциетермическое восстановление). Восстановление первого соединения предпочтительнее, т.к. Mg и Na не растворимы в титане. При восстановлении алюминием или кальцием в титане остается много примесей (в основном О2) его используют для получения лигатур и ферротитана.

• 
  Слайд 10

  4. Рафинирование титана

  10 Для получения титана высокой чистоты применяют так называемый йодидный способ, при котором используется реакция: Ti + 2I2 = Til4 При температуре 100—200 °С реакция протекает в направлении образования Til4, а при температуре 1300—1400 °С— в обратном направлении: Til4 = Ti + 2I2 Получаемый металл содержит 99,9—99,99 % Ti. В настоящее время применяют для очистки титана так же электролиз хлоридов титана в электролите, состоящем из NaCl, KClили смесей хлоридов с невысокой температурой плавления.

• 
  Слайд 11

  Получение титановых слитков

  11 Для получения ковкого титана в виде слитков губку переплавляют в вакуумной дуговой печи. Расходуемый (плавящийся) электрод получают прессованием губки и титановых отходов. Жидкий титан затвердевает в печи в водоохлаждаемом кристаллизаторе.

• 
  Слайд 12

  Применение

  12 Химической промышленность (реакторы, трубопроводы, насосы, трубопроводная арматура) Военной промышленность (бронежилеты, броня в авиации, корпуса подводных лодок) Промышленные процессы (опреснительных установках, процессах целлюлозы и бумаги) Автомобильная промышленность Сельскохозяйственной промышленность Пищевая промышленность Медицинская промышленность (протезы, остеопротезы, стоматологические и хирургические инструменты, зубные имплантаты и т.д.) Является важнейшим конструкционным материалом в авиа-, ракето-, кораблестроении.

• 
  Слайд 13

  Сплавы

  13 Титан является легирующей добавкой в некоторых марках стали. Нитинол (никель-титан) — сплав, обладающий памятью формы, применяемый в медицине и технике. Алюминиды титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными, что в свою очередь определило их использование в авиации и автомобилестроении в качестве конструкционных материалов. В виде соединений: Белый диоксид титана (TiO2) используется в красках (например, титановые белила), а также при производстве бумаги и пластика. Пищевая добавка E171. Титанорганические соединения применяются в качестве катализатора и отвердителя в химической и лакокрасочной промышленности. Неорганические соединения титана применяются в химической электронной, стекловолоконной промышленности в качестве добавки или покрытий. Диборид титана — важный компонент сверхтвёрдых материалов для обработки металлов. Нитрид титана применяется для покрытия инструментов. Титанат бария BaTiO3, титанат свинца PbTiO3 и ряд других титанатов —сегнетоэлектрики.

• 
  Слайд 14

  Диоксид титана

  14 Оксид титана (IV) TiO2 — амфотерный оксид четырёхвалентного титана. Является основным продуктом титановой индустрии (на производство чистого титана идёт лишь около 5 % титановой руды). В чистом виде в природе встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита, причём основную часть составляет рутил. Известен как диоксид титана, двуокись титана, титановые белила, пищевой краситель E171

• 
  Слайд 15
  

  15 Существуют три основных метода получения диоксида титана из его тетрахлорида: гидролиз водных растворов тетрахлорида титана (с последующей термообработкой осадка) парофазный гидролиз тетрахлорида титана (основан на взаимодействии паров тетрахлорида титана с парами воды)при 400 °C. термообработка тетрахлорида (сжигание в токе кислорода). Процесс обычно ведётся при температуре 900—1000 °C

• 
  Слайд 16

  Основные применения диоксида титана:

  16 Производство лакокрасочных материалов, в частности, титановых белил — 57 % от всего потребления Производство пластмасс — 21 % Производство ламинированной бумаги — 14 %

• 
  Слайд 17

  Рынок и цены

  17 В 2005 компания Titanium Corporation опубликовала следующую оценку потребления титана в мире: 60 % — краска; 20 % — пластик; 13 % — бумага; 7 % — машиностроение. 15-25 $ за килограмм, в зависимости от чистоты. Среднегодовые цены на губчатый титан продуцентов США в 1997-2007 гг., дол./кг

• 
  Слайд 18
  

  18