Nóg er af títan í jarðskorpunni og Kína er í fyrsta sæti á heimsvísu hvað varðar títanauðlindir, með sannaða forða sem er um það bil 38,8% af heildarheiminum. Þessum auðlindum er dreift á meira en 100 námusvæði í yfir 20 héruðum og svæðum, aðallega einbeitt í suðvestur-, mið-suður- og norðurhluta Kína. Sérstaklega eru vanadíum-títan magnítútfellingar á Panxi svæðinu heimsþekktar fyrir umtalsverðan varasjóð, sem er 92% af títanauðlindum Kína, sem gefur traustan grunn fyrir títaniðnað landsins. Hins vegar einkennist núverandi framleiðsluferli títan af löngum ferli, mikilli orkunotkun og mikilli mengun, sem leiðir til hás verðs og takmarkar útbreidda notkun þess. Þar af leiðandi er afar mikilvægt að þróa nýjar títanframleiðsluaðferðir með litlum tilkostnaði til að flýta fyrir umskiptum Kína frá stóru títanauðlindalandi yfir í títanframleiðslustöð.
Hefðbundið títan málmvinnsluferli
Hefðbundið títanbræðsluferlið, þekkt sem „Kroll ferlið“, felur í sér minnkun títantetraklóríðs (TiCl4) með natríum úr málmi eða magnesíum til að fá málmtítan. Þar sem títanið er framleitt undir bræðslumarki þess er það til í svamplíku formi, þess vegna er nafnið "svamptítan". Kroll ferlið samanstendur af þremur meginþrepum: framleiðslu á títanríkum efnum, framleiðsla á TiCl4 og afoxun og eimingu til að framleiða svamptítan.
Ný títan málmvinnsluferli
Til að draga úr framleiðslukostnaði málmtítans hafa vísindamenn kannað fjölmargar nýjar útdráttaraðferðir, þar á meðal TiCl4 rafgreiningu, ITP (Armstrong) ferli, FFC ferli, OS ferli, Pre-Reduction Process (PRP), QT ferli, MER ferli og USTB ferli. .
TiCl4 rafgreining fyrir títanframleiðslu
Títanoxíð og títanklóríð geta þjónað sem hráefni fyrir iðnaðar títanframleiðslu. Hins vegar hefur aðeins títanklóríð verið notað sem undanfari fyrir títanmálmframleiðslu vegna getu þess til að fjarlægja súrefni og kolefnisóhreinindi á áhrifaríkan hátt. Núverandi rannsóknir beinast að undirbúningi og hreinsun TiCl4, þar sem aðferðir eins og hitauppstreymi af natríum, súrefnisskerðingu, vetnisskerðingu og beina rafgreiningu eru kannaðar.
Armstrong/ITP (International Titanium Powder) ferli
Stofnað árið 1997, ITP, með aðsetur í Chicago, Bandaríkjunum, notar loftkennt natríum til að draga úr TiCl4, sem gerir stöðuga framleiðslu á títandufti kleift. Þessi aðferð felur í sér að TiCl4 gufu er sprautað í straum af natríumgasi, myndað títanduft og NaCl, sem síðan eru aðskilin með eimingu, síun og þvotti. Ferlið státar af miklum hreinleika vöru og umhverfisvænni, en enn er áskorun í að lækka framleiðslukostnað og bæta vörugæði.
FFC ferli (Cambridge ferli)
FFC ferlið, sem var lagt til árið 2000 af prófessor DJ Fray og samstarfsmönnum hans við háskólann í Cambridge, felur í sér rafgreiningu á föstu títanoxíði sem bakskaut, grafít sem rafskaut og jarðalkalímálmklóríð bráðnar sem raflausn. Þessi aðferð er umhverfisvæn, með stutta framleiðsluferil, en stendur frammi fyrir áskorunum eins og hátt súrefnisinnihald í vörunni og ósamfellu ferli.
OS ferli
Þetta ferli er þróað af One og Suzuki í Japan og nýtir rafgreiningu fengið kalsíum til að minnka TiO2 í málmtítan. Ferlið fer fram í Ca/CaO/CaCl2 bræðslu, með títanoxíðdufti sett í bakskautskörfu. Aðferðin lofar umtalsverðum kostnaðarlækkunum en framleiðir títanmálm með tiltölulega hátt súrefnisinnihald.
PRP ferli
Þessi aðferð, sem japanskir fræðimenn hafa lagt til, blandar TiO2 við flæðiefni eins og CaO eða CaCl2, mótar blönduna, hertar hana og útsettir fyrir kalsíumgufu við háan hita til að framleiða títanduft. Duftið sem myndast getur náð 99% hreinleika með minni súrefnisinnihaldi.
QiT ferli
Þróað af Quebec Iron and Titanium Inc., þetta ferli felur í sér rafgreiningu á títangjalli í bráðnu saltumhverfi til að framleiða títanmálm. Ferlið er hægt að framkvæma í einu eða tveimur skrefum, allt eftir títaninnihaldi og óhreinindum í gjallinu.
MER ferli
Þróað af MER Corporation, þetta ferli notar TiO2 eða rútíl sem rafskaut og klóríðblöndu sem raflausn. Rafskautið gefur frá sér blöndu af CO og CO2 lofttegundum við rafgreiningu, en títanjónir minnka í málmtítan við bakskautið.
USTB ferli
Árið 2005 lögðu prófessor Zhu Hongmin og teymi hans við Vísinda- og tækniháskólann í Peking fram nýja aðferð til að vinna svamptítan með rafgreiningu á bráðnu salti - rafgreiningu á TiO·mTC rafskaut, leysanlegri fastri lausn af TiO2 og TiC, til að framleiða hreint títan.
Þessi aðferð felur í sér að blanda kolefni og títantvíoxíði eða títankarbíð og títantvíoxíðdufti í stoichiometric hlutföllum, þrýsta þeim í form, og síðan við ákveðnar aðstæður, mynda TiO·mTC rafskaut með málmleiðni. Með því að nota bráðið salt af alkalímálmi eða jarðalkalímálmhalíðum sem raflausn er rafgreining framkvæmd við tiltekið hitastig. Í þessu ferli leysist títan upp í bráðnu saltinu í formi lággildra jóna og útfellingar við bakskautið, en kolefnið og súrefnið sem er í forskautinu mynda loftkennd kolefnisoxíð (CO, CO2) eða súrefni (O2) sem losna. . Þessi aðferð getur framleitt háhreint títanmálmduft með súrefnisinnihaldi minna en 300×10-6, uppfyllir landsbundinn fyrsta flokks staðal og náð allt að 89% bakskautstraumsnýtni.
Áberandi kostir þessarar aðferðar eru meðal annars hæfileikinn til að framkvæma rafgreiningarferlið stöðugt án þess að mynda rafskautslím, einfaldleika ferlisins, litlum tilkostnaði og umhverfisvænni.
Útdráttur málmtítans er mikilvægt rannsóknarsvið í málmvinnslu og rafgreiningarferlið bráðna salts er talið vænlegasti kosturinn við Kroll-ferlið fyrir títanmálmvinnslu. Með hliðsjón af miklum forða og mikilvægu mikilvægi títanauðlinda er alhliða nýting vanadiferous títanmagnetíts mjög mikilvæg. Þegar núverandi rannsóknar- og þróunarstaða títanútdráttarferla er skoðuð, eiga ferli sem nota TiCl4 sem undanfara almennt erfiðleika við að draga úr kostnaði, en bein undirbúningur málmtítan úr TiO2 verðskuldar frekari ítarlegar rannsóknir. Ef hægt er að sigrast á tæknilegum vandamálum gæti notkun á iðnaðarstærð orðið framkvæmanleg.
