鈦錠的生產(chǎn)過程相對(duì)復(fù)雜,主要涉及從礦石提取鈦和將鈦轉(zhuǎn)化為金屬錠的多個(gè)步驟。
鈦主要存在于鈦鐵礦(FeTiO?)和金紅石(TiO?)等礦石中。最常見的鈦礦石是鈦鐵礦。
首先,通過開采和選礦工藝,將鈦鐵礦和金紅石礦石從礦山中提取出來。
將鈦鐵礦或金紅石與氯氣在高溫下反應(yīng),生成四氯化鈦(TiCl?),這是生產(chǎn)鈦金屬的重要中間產(chǎn)品。這個(gè)過程稱為氯化過程。反應(yīng)方程式如下:TiO2+2Cl2+C→TiCl4+CO2TiO? + 2Cl? + C → TiCl? + CO? TiO2+2Cl2+C→TiCl4+CO2
通過精餾,進(jìn)一步純化四氯化鈦,去除雜質(zhì)。
Kroll法是目前最常用的鈦提純方法。將四氯化鈦與鎂(或鈉)在高溫下反應(yīng),生成鈦金屬海綿和氯化鎂(或氯化鈉)。化學(xué)反應(yīng)如下:TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2TiCl? + 2Mg → Ti + 2MgCl?TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2
生成的鈦海綿是多孔的,需要進(jìn)一步加工。
將鈦海綿與鈦廢料、合金元素(如鋁、釩等)在真空或惰性氣體氛圍下熔煉,形成鈦錠。熔煉過程中,使用電弧爐或電子束熔煉爐,確保鈦在高溫下保持高純度。
為了保證鈦錠的質(zhì)量和均勻性,通常會(huì)進(jìn)行多次熔煉(如二次熔煉)。
熔煉后的鈦被鑄造成鈦錠。根據(jù)需要,鈦錠可以進(jìn)一步加工,如鍛造、軋制等,形成鈦板、鈦棒等半成品材料。
最后,對(duì)鈦錠進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),確保其化學(xué)成分和物理性能符合標(biāo)準(zhǔn)。