По мдк 01. 02. Металлургия лёгких цветных металлов

Контрольная работа

По МДК 01.02. МЕТАЛЛУРГИЯ ЛЁГКИХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Тема 2.2 МЕТАЛЛУРГИЯ ТИТАНА

Специальность 22.02.02 Металлургия цветных металлов

 

 

Преподаватель Л.Н. Минакова

Студент 

Группа 

 

 

Красноярск

2020

 

 

Содержание

 

 

1 Свойства и применение титана. 3

2 Титаносодержащее сырьё. 4

3 Технологическая схема магниетермического способа производства титана. 5

4 Обогащение рудного титансодержащего сырья. 6

5 Восстановительная электроплавка титановых концентратов. 7

6 Хлорирование титановых шлаков. 9

7 Конденсация парогазовой смеси. 11

8 Рафинирование жидкого тетрахлорида титана. 13

9 Магниетермическое восстановление тетрахлорида титана. 15

10 Вакуумная сепарации титановой губки. 17

11 Получение компактного титана. 19

 

 

 

Титаносодержащее сырьё

Титан - один из наиболее распространенных химических элементов как по содержанию его в земной коре (литосфере), так и по наличию минералов. По распространённости среди металлов титан занимает седьмое место, по разным оценкам его кларк от 0,63 до 0,75 %.

Титановые минералы встречаются почти во всех типах пород, особенно в глинах, бокситах, песках и песчаниках. Большинство минералов титана сформированы в соединении с кислородом и железом, в меньшей степени - с кальцием и кремнием. Практически во всех минералах титан находится в четырёхвалентной форме.

Насчитывается более 80 минералов, содержащих титан, они разбиты на 5 характерных групп.

1   Группа рутила. Минералы рутил, анатаз, брукит - полиморфные модификации ТО₂, состоят на 90-98 % из чистой окиси титана. Самый устойчивый минерал титана - рутил, имеет тетрагональную кристаллическую решётку. Анатаз и брукит неустойчивы, в природе встречаются только вместе с рутилом в осадочных породах, глинах и бокситах. Рутил - наиболее высококачественное сырьё для получения титана, но его месторождения немногочисленны, наиболее крупные находятся в Австралии, США и ЮАР. Австралия производит до 90% рутиловых концентратов.

2   Группа ильменита. Все минералы этой группы являются двойными окислами; кристаллизующимися в ре­шётке корунда. Наиболее распространённый из этой группы минералов ильменит FeTiO₃ (FeO*TiO₂) имеет промышленное значение. Часто в ильмените присутствует избыток ТiO₂ как примесь рутила. В результате совместной кристаллизации ильменита с гематитом (Fe₂O₃) или магнетитом (Fe₃O₄) образуются гематитоильменит FeTiO₃*Fe₂O₃ или титаномагнетит FeTiO₃*Fe₃O₄ соответственно. В зависимости от соотношения окислов железа и титана, физические свойства, химический и минералогический составы ильменита сильно колеблются. Цвет его изменяется от темно-металлического до серо-стального, плотность от 4,05 до 5,24 г/см³ и твердость от 5 до 6. Месторождения ильменита встречаются во многих странах, Австралия - самый крупный производитель ильменитовых концентратов.

Россия занимает 2-е место в мире по запасам ильменитовых руд, более 600 млн. тонн (против 800 млн. тонн в Китае), но почти все они расположены в неблагоприятных для широкой добычи районах, на севере Ямала и в Забайкалье. До сих пор почти половину потребности в концентратах закрывают за счёт экспорта.

Остальные минералы не имеют промышленного значения, так как не образуют достаточно больших месторождений в экономически выгодных районах добычи.

3 - Группа перовскита СаТiO₃.

4 - Группа пирохлора (Na, Са,..) (Nb, Тi)O (Р, ОН).

5 - Группа сфена СаТi(SiO₄)О.

Близость радиуса иона титана к радиусам ионов магния, алюминия, марганца, хрома, ванадия, ниобия, циркония, обусловливает присутствие этих и других редких элементов в рудах титана до нескольких процентов.

Задание 2. Заполнить таблицу

Минерал	Формула
Рутил
Ильменит
Гематитоильменит
Титаномагнетит
Перовскит
Сфен

Качество титановой губки

Как и всякое пористое тело, титановая губка имеет большую удельную поверхность, которая контактирует с газами, входящими в состав воздуха. При дроблении, прессовании и других операциях губка нагревается до 250—300 °С, что способствует химическому взаимодействию титана с газами. Азот и кислород попадают во время процессов восстановления, сепарации, переработки и хранения. Эти свойства губки при определенных условиях проявляются настолько резко, что из высших сортов металла может быть получено изделие низкого качества и даже брак.

Качество титановой губки определяется ее однородностью и содержанием примесей: кислорода, азота, железа, хлора, магния, хлористого магния, углерода, кремния, никеля, хрома, водорода и др. Все примеси делают титан твёрдым и хрупким, что затрудняет получение изделий с необходимыми механическими свойствами.

Параметрами качества являются: концентрация основных примесей, твердость, фракционный состав, однородность металла товарной партии. Одно из самых жестких требований — полное отсутствие в товарных партиях металла кусков, отличающихся по цвету от технически чистого титана. Различие в окраске говорит о повышенной концентрации примесей, особенно азота и кислорода. Поэтому существовал постадийный визуальный контроль: поверхности полученного блока губки; качества очистки поверхности крицы; кусков при резке крицы и гарниссажа на прессах и дробилках; дробленого губчатого титана на сортировочном конвейере; кусков из средней пробы от товарной партии, предназначенной к приемке. Опытные работники на сортировочном транспортере контролировали отсутствие дефектов, визуально сравнивая с образцами каждый кусок и вручную отбирая брак.

Кардинально вопрос качества губчатого титана по газонасыщенности был решён применением объективных методов контроля. Различия цветовых оттенков и коэффициентов отражения, термоэлектрических и магнитных свойств, явились физической основой автоматической сортировки и контроля качества каждого куска.

В зависимости от химического состава, механических свойств и твердости по Бринеллю установлено несколько марок губчатого титана согласно ГОСТ 17746-79 Титан губчатый.

Товарные партии губчатого титана упаковывают в герметичную тару емкостью 0,25 и 0,5 м³, изготовленную из стали или алюминиевых сплавов. Губку на экспорт упаковывают в герметичные стальные бочки с эластичным мешком внутри, затем бочки вакуумируют и заполняют аргоном.

Задание 10. Изучить приведённый материал и ответить на вопросы

 

1. Зачем необходим вакуум при очистке губки?

2. Почему третий период очистки самый длительный?

3. Что такое крица?

4. Критерии качества титановой губки

5. Какие получены продукты в результате этого процесса?

 

 

Контрольная работа

по МДК 01.02. МЕТАЛЛУРГИЯ ЛЁГКИХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Тема 2.2 МЕТАЛЛУРГИЯ ТИТАНА

Специальность 22.02.02 Металлургия цветных металлов

 

 

Преподаватель Л.Н. Минакова

Студент 

Группа 

 

 

Красноярск

2020

 

 

Содержание

 

 

1 Свойства и применение титана. 3

2 Титаносодержащее сырьё. 4

3 Технологическая схема магниетермического способа производства титана. 5

4 Обогащение рудного титансодержащего сырья. 6

5 Восстановительная электроплавка титановых концентратов. 7

6 Хлорирование титановых шлаков. 9

7 Конденсация парогазовой смеси. 11

8 Рафинирование жидкого тетрахлорида титана. 13

9 Магниетермическое восстановление тетрахлорида титана. 15

10 Вакуумная сепарации титановой губки. 17

11 Получение компактного титана. 19