Titanyum sünger hakkında bilinmesi gerekenler
Titanyum sünger, titanyum alaşımlarının ve diğer titanyum ürünlerinin üretiminde kullanılan önemli bir hammaddedir. Peki titanyum sünger nasıl üretilir? İşte kısa bir giriş:
1. Titanyum sünger nasıl üretilir:
Titanyum cevherinin rafine edilmesi: Titanyum sünger üretimi genellikle titanyum cevherinden (ilmenit, rutil cevheri vb.) başlar. İlk olarak, titanyum cevheri, yüksek dereceli titanyum cevheri çıkarmak için cevher zenginleştirmeye ve kırmaya tabi tutulur.
Klorür liçi: Titanyum cevheri genellikle oksitler ve küçük miktarlarda içerir, bu nedenle titanyumu çıkarmak için klorürle liç yapılması gerekir. Bu aşamada cevher klor gazı ile reaksiyona girerek titanyum klorür gazı (TiCl4) üretir.
Titanyum klorür gazının saflaştırılması: Titanyum klorür gazının amacına ulaşması için saflaştırılması gerekir. Titanyum klorür gazını saflaştırmak için genellikle yoğunlaştırma ve iyileştirme gibi teknolojiler kullanılır.
İndirgenmiş titanyum süngerin üretilmesi: Saflaştırılmış titanyum klorür gazı, saf magnezyum tozu veya diğer maddelerle yüksek sıcaklıkta reaksiyona girerek titanyum süngeri oluşturur. Bu adımda titanyum sünger toz veya blok halinde üretilir.
Titanyum süngerin işlenmesi: Titanyum sünger genellikle küçük miktarlarda üretilir ve titanyum sünger ürünlerinin gereksinimlerini karşılamak için oksidasyon, yabancı maddelerin uzaklaştırılması, rafine edilmesi vb. gibi daha fazla işlem gerektirir.
2. Titanyum sünger işleme süreci:
⑴ Klorlama işlemi. Titanyum tetraklorür, titanyum sünger üretiminin ana hammaddesidir. Şu anda üç ana hazırlama yöntemi vardır: kaynar klorlama, erimiş tuz klorlama ve şaft fırını klorlama.
Kaynatma klorlama yöntemi şu anda titanyum tetraklorür üretiminin ana yöntemidir. Kaynatma klorlama, titanyum tetraklorür üretmek için yüksek sıcaklık ve klor gazı akışının etkisi altında akışkanlaştırılmış bir halde bir klorlama reaksiyonu gerçekleştirmek için ince taneli titanyum açısından zengin malzemeler ve katı karbonlu (petrol koku) indirgeyici ajan kullanan bir yöntemdir. Onlarca yıl süren araştırma ve geliştirmeden sonra, bu yöntem olgun bir üretim sürecine sahiptir ve yurt içinde ve yurt dışında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Erimiş tuz klorlama, ince öğütülmüş titanyum cürufu veya rutil ve petrol kokunun erimiş bir tuz (ana bileşenler KCl, NaCl, MgCl2 ve CaCl2'dir) ortamında süspanse edilmesi ve klor gazı içerisinden geçirilmesi yoluyla titanyum tetraklorürün hazırlanmasına yönelik bir yöntemdir.
Şaft fırını klorlaması, titanyum klorür cürufu (veya rutil) ve petrol kokunun ince bir şekilde öğütülmesini, bir bağlayıcı eklenmesini, briket oluşturmak için karıştırılmasını ve ardından koklaştırılmasını içerir. Elde edilen briketler dikey bir klorlama fırınında istiflenir. Titanyum tetraklorür üretmek için katı tabaka halinde klor gazı ile reaksiyona sokulması yöntemine aynı zamanda sabit tabaka klorlaması veya pelet klorlaması da denir. Bu yöntem, düşük çıktı ve düşük ürün kalitesi nedeniyle temel olarak ortadan kaldırılmıştır.
⑵ Rafine etme işlemi
Titanyum tetraklorürün rafine edilmesi ve saflaştırılması esas olarak yüksek kaynama noktalı safsızlıkları ve düşük kaynama noktalı safsızlıkları çıkarmak için damıtmanın kullanımını ve vanadyum safsızlıklarını gidermek için kimyasal yöntemlerin kullanımını içerir.
Titanyum tetroksitin damıtılması için ülkem uzun süredir yüksek verimli şamandıralı valf damıtma kulesi kullanıyor ve etkisi çok iyi.
Vanadyum uzaklaştırma yöntemine gelince, geçmişte vanadyumun uzaklaştırılması için bakır tel kullanılmıştır. Ancak bakır tel tüketiminin fazla olması, maliyetin yüksek olması, iş yoğunluğunun fazla olması gibi sorunlar bulunmaktadır. Bu yöntem şu anda yavaş yavaş ortadan kaldırılıyor. Alüminyum tozundan vanadyumun uzaklaştırılması, düşük maliyetli ve atık su içermeyen daha iyi bir yöntemdir. Vanadyum giderme cürufu aynı zamanda Çin'de teşvik edilen vanadyumun çıkarılmasında da kullanılabilir.
⑶ İndirgeme-damıtma işlemi
Titanyum sünger üretmek için indirgeme-damıtma yöntemi kullanılır. Yaygın olarak kullanılan iki birleştirme işlemi vardır: "I-tipi birleştirme yöntemi" ve "∩-tipi birleştirme yöntemi". I tipi birleştirme yöntemi aynı zamanda seri yöntem olarak da adlandırılır ve ∩ tipi birleştirme yöntemi de paralel yöntem olarak adlandırılır. Her iki yöntemin de kendine has avantajları bulunmaktadır ve ülkemizde de kullanılmaktadır.
⑷ Elektrolitik magnezyum prosesi
Şu anda, yabancı titanyum sünger fabrikaları çok kutuplu elektrolizörleri ve ayırıcı içermeyen magnezyum elektrolizörlerini yaygın olarak kullanmaktadır. Ancak yerli elektrolitik magnezyum teknolojisinin nispeten geri olması, titanyum sünger üretiminde yüksek güç ve klor tüketimine neden olmaktadır. Bu nedenle, son yıllarda yeni yerli fabrikalar gelişmiş büyük ölçekli çok kutuplu elektrolizörleri ve ayırıcısız magnezyum elektrolizörlerini benimsedi ve üretim teknolojisi büyük ölçüde geliştirildi.
Şu anda ülkemin titanyum sünger üretim kapasitesi dünyada birinci sırada yer alıyor. Ancak uluslararası ileri düzey ile karşılaştırıldığında üretim ölçeği, üretim teknolojisi ve ürün kalitesinde hala belli bir boşluk bulunmaktadır. Gerçek anlamda uluslararası ileri seviyeye ulaşma görevi hâlâ çok zorludur.
