Titaani käsna tootmine magneesiumi termilise reduktsiooni abil
Metallist magneesiumoksiidi termilise redutseerimise teel toodetud käsnjas metallist titaani nimetatakse "käsn-titaaniks". Titaankäsna puhtusprotsent (mass) on üldiselt 99,1–99,7. Lisandi elemendi koguprotsent (mass) on 0.3-0,9, lisandielemendi hapnikuprotsent (mass) on 0.06-0,20 ja kõvadus ( HB) on 100-157. Erineva puhtuse järgi jaguneb see viide klassi WHTiO kuni MHTi4.
Titaankäsn on tööstuslike titaanisulamite tootmise peamine tooraine ja selle tootmine on titaanitööstuse põhilüli. See on titaanmaterjali, titaanipulbri ja muude titaanist osade tooraine. Muutke ilmeniit titaantetrakloriidiks, pange see suletud roostevabast terasest paaki, täitke see argoongaasiga, pange need reageerima metalli magneesiumiga ja saate "titaankäsna". Seda poorset "titaankäsna" ei saa otse kasutada ja enne titaani valuplokkidesse valamist tuleb see elektriahjus vedelikuks sulatada.
Titaankäsna magnetotermiline tootmine: titaani kui keemilise elemendi avastas 1791. aastal rauamaagis Inglise preester ja mineraloog Rev William Gregor. Kuna titaanil on tugev afiinsus selliste elementidega nagu hapnik, lämmastik, süsinik ja vesinik ning see reageerib kõrgel temperatuuril enamiku tulekindlate materjalidega, on titaanmetalli ekstraheerimisprotsess väga keeruline ja raske. Kuni 1910. aastani kuumutas Matthew A. Hunter Ameerika Ühendriikide Rensselaeri Polütehnilisest Instituudist titaantetrakloriidi ja naatriumi kõrge puhtusastmega titaani ekstraheerimiseks temperatuurini 700-800 Celsiuse järgi. Seda meetodit nimetatakse Hunteri meetodiks. . Titaani kasutamine piirdus tol ajal siiski laboriga. Alles 1932. aastal demonstreeris William Justin Kroll, et titaani saab ekstraheerida, redutseerides titaantetrakloriidi magneesiumiga. Kaheksa aastat hiljem täiustas ta protsessi, kasutades titaani vähendamiseks magneesiumi ja isegi naatriumi – meetodit, mida hakati nimetama Krolli protsessiks ehk magneesiumiprotsessiks. Magneesiumi termiline meetod on praegu maailmas kõige laialdasemalt kasutatav titaani tootmismeetod. Selle abil saab titaanmetalli massiliselt toota ja see võib siseneda kaasaegsete insenerimaterjalide hulka.
Käsna titaani magneesiumoksiidi meetodil valmistamise põhimõte on järgmine: argooni atmosfääris temperatuuril 880 kraadi -950 kraadi rafineeritud titaantetrakloriid läbib redutseerimisreaktsiooni metallilise magneesiumiga, et saada käsnjas metalliline titaan ja magneesiumkloriid ning magneesiumkloriid. väljastatakse redutseerimisahjust. Titaankäsna saamiseks kasutatakse vaakumdestilleerimist, et eemaldada titaankäsna pooridest järelejäänud magneesiumkloriid ja liigne magneesium. Käsna titaanisulami valmistamise protsessiprotsess magneesiumi termilisel meetodil on järgmine:
Magneesiumi termilise meetodi redutseerimisreaktsiooni käigus saadud kõrvalsaadus magneesiumkloriid eraldatakse magneesiumi ja kloori saamiseks elektrolüütiliselt. Magneesium osaleb jätkuvalt redutseerimisreaktsioonis ja kloorigaas transporditakse ümbertöötlemiseks rohestamistsehhi. Pärast destilleerimiskondensaadi sulamist magneesiumkloriid tühjendatakse ja ülejäänud magneesiumi saab kasutada magneesiumi redutseeriva ainena, et jätkata osalemist magneesiumi termilises tootmisprotsessis. Seetõttu realiseeritakse magneesiumoksiidi tootmisel metallilise magneesiumi ja kloori ringlussevõtt. Magneesiumkloorigaasi ringlussevõtt vähendab keskkonnareostust titaankäsna tootmisel ja vähendab tootmise energiatarbimist.
