Proceso De Obtencíon Del Titanio

PROCESO DE OBTENCIÓN DEL TITANIO Por: Ortiz Villa Carlos Enrique

Liera Hernández Andrés Alejandro Rodríguez Aguilar Iván Said

TITANIO

·Minerales y propiedades y aplicaciones ·Concentración ·Tostación ·Obtención del metal

·Minerales y propiedades y ·Minerales

aplicaciones

·Propiedades de los minerales ·Aplicaciones ·Materia prima

·Minerales

y propiedades

Existen mas de 20 minerales que contienen titanio dentro su composición; a pesar de eso solo 2 (rutilo e ilmenita) se utilizan de manera industrial. Algunos minerales son

·Minerales

y propiedades

Ilmenita (FeTiO3).

Rutilo TiO2

Color

Negro

Color

Rojo pardo, amarillo parduzco

Raya

Negra rojiza

Raya

Negro grisáceo, pardo claro,

Lustre

Metálico a submetálico

Lustre

Diamantino

Transparencia

Opaco

Transparencia

Transparente a translúcido

Sistema cristalino

Hexagonal

Dureza

5,5 - 6 (Mohs)

Densidad

4,7 g/cm³

Magnético

Si

Sistema cristalino Tetragonal Fractura

Concoidea a desigual

Dureza

6-6,5

Densidad

4,25 g/cm3

Conductor

Si

·Aplicaciones

El titanio metálico como tal tiene aplicaciones importantes en las siguientes industrias: • Industria aeroespacial

• Industria naval • Industria de los pigmentos • Industria del automóvil • Industria de la joyería

·Materia

prima

Las capacidades de producción del titanio se muestran en la siguiente tabla:

·Concentración ·Concentración de los minerales ·Concentración de la ilmenita ·Características magnéticas de la ilmenita ·Concentración del rutilo

Concentración de los minerales

La mayor parte de la producción de mineral de titanio del mundo comienza a partir de arenas minerales pesadas. En el siguiente diagrama se muestra el proceso de producción: 1. Las arenas pasan por una prueba de tamizado 2. La arena se somete a concentración por gravedad en varias etapas en conos de

Richter 3. También puede ser por espirales 4. Se genera una separación por diferencia de densidades; se separa el mineral pesado del ligero

·Concentración de la ilmenita Después del dragado de las arenas que poseen el mineral valor (ilmenita). Esta es separada del siguiente modo. 1. Al tener arenas con otros materiales se aprovecha en especial la propiedad magnética de la ilmenita, que al tener hierro, es susceptible a los campos magnéticos.

2. Como se mencionó anteriormente se hace pasar a la ilmenita por un separador magnético, desprendiéndola de todo material no magnético como lo es (rutilo, circón y silicatos); esta separación puede ser en seco o húmedo.

Propiedades magnéticas de la ilmenita

Antiferromagnetismo: La ilmenita como tal es anti ferromagnética pero este es de manera imperfecta debido a que cualquier imperfección produce un desbalance de las redes que resulta en una débil magnetización parásita Sustancia

kappa x 106 en unidades cgs

H (intensidad magnética del campo externo) Oersted

Ilmenita

135000

1

Concentración del rutilo

El método empleado para separar el rutilo es el siguiente: Se emplea una separación electro estática. 1. El mineral de rutilo es conductor pero los otros minerales que normalmente lo acompañan, no lo son por lo que se hace pasar al rutilo por un campo electro

estático. 2. Este atrae al rutilo y lo separa del zirconio y otros no conductores. 3. En caso de hacerse concentración en húmedo, se somete a un proceso hidromecánico (Mesa vibradora, espirales) para eliminar el mineral de baja densidad.

TOSTACIÓN ·Tostación clorurante ·Separación y purificaron del tetracloruro de titanio

Tostación clorurante

El titanio metálico es producido mediante la reducción del tetracloruro de titanio, que es obtenido a partir del TiO2 o de la ilmenita el cual es obtenido de la siguiente manera.

Tostación clorurante

El titanio en la materia prima se convierte en tetracloruro de titanio en una atmósfera reductora. Coque de petróleo calcinado se usa como el agente reductor. 2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO TiO2 + 2Cl2 + C → TiCl4 + CO2 TiO2 + 2Cl2 + 2C → TiCl4 + 2CO A medida que la temperatura se eleva, una reacción endotérmica se produce también en un grado cada vez mayor en la que se forma monóxido de carbono del dióxido de carbono y de carbono. Por lo tanto, el oxígeno debe ser soplado en con el cloro para mantener la temperatura de reacción entre 800 y 1200 °C.

Separación y purificación

Los gases de reacción son enfriados con TiCl4 líquido, ya sea directa o indirectamente. La cristalización de los cloruros de los otros componentes causa problemas, ya que tienden a acumularse en las superficies de refrigeración, especialmente las grandes cantidades de hierro (II) y hierro (III) cloruro de aletas en la cloración de ilmenita En esta primera etapa, los gases de reacción se enfrían solamente hasta una temperatura menor a 300°C en la que los cloruros que se acompañan se pueden separar de manera satisfactoria desde el TiCl4 por condensación o sublimación.

Separación y purificación

Tras la formación del tetra cloruro de titanio se formaron algunos gases como es el caso del CO y CO2. Estos gases son enfriado hasta 0 grados por transferencia de calor, con el TiCl4 el cual ebullé a (134°C); este proceso de enfriamiento hace que el TiCl4 se condense y se pueda separar del resto de la gases y solidos

OBTENCIÓN DEL METAL ·Procesos

·Proceso de fusión y fundición ·Metalurgia de polvos ·Productos semiterminados

Procesos

Los procesos industriales estándar para la producción de metal de titanio se basan en haluros de titanio. El proceso mas importante para la producción del titanio esponja: · Kroll (Utiliza Magnesio)

Proceso Kroll

La reducción del tetracloruro de titanio con magnesio : TiCl4+2Mg------------Ti+2MgCl2 Magnesio hierve a 1120 °C, y cloruro de magnesio se funde a 711°C. La resultante rango de temperaturas y la alta pureza del magnesio son ventajosas para la industrial producción de esponja de titanio a partir de TiCl4.

Proceso Kroll

• El reactor está construido de acero al carbono, acero al cromo-níquel, y las paredes interiores se limpian mediante el cepillado, o son de titanio recubierto. • El reactor se carga con grumos libres de óxido de magnesio y se llenó con argón y el magnesio se funde a 651 ° C • Cuando la temperatura alcanza 700 ° C, purifica al TiCl4.se ejecuta lentamente desde por encima o por soplado en forma de vapor, de tal manera que se establece una temperatura de reacción de 850 a 950 ° C. • La esponja de titanio se deposita sobre las paredes del reactor y forma una torta sólida por encima de la de magnesio fundido. El MgCl2 fundido se acumula debajo de la de magnesio y se retira.

Proceso de fusión y fundición

Proceso de fusión: El titanio reacciona en el estado fundido con el aire y con todos los materiales de crisol convencionales. Por lo tanto, la fusión sólo es posible al vacío o en una atmósfera de gas inerte. en crisoles de metal enfriadas de alta conductividad térmica, generalmente de cobre.

Proceso de fusión y fundición

Fundición por horno de arco eléctrico: Cuando se utilizan hornos de arco con electrodos consumibles o sólidos, el titanio es drenado en crisoles de inclinación de cobre refrigerados por agua, o la masa fundida es sobrecalentado por la corriente eléctrica bajo un gas inerte. El metal fundido es vaciado en moldes se grafito, cerámica o metálicos, o por colada centrífuga.

Metalurgia de polvos

La producción de componentes de titanio y aleaciones de titanio por metalurgia de polvos hasta el momento no ha logrado importancia industrial. La producción de polvo por tamizado el material fino de esponja de titanio o por hipersaturando la esponja con hidrógeno, la molienda bajo gas inerte, y des hidrogenación no son ampliamente utilizados debido a las pobres propiedades de flujo del polvo obtenido.

Productos semiterminados

Los productos semetermindados después de la fundición del titanio esponja son los siguiente: · Soldadura · Revestimiento de explosivos · Adhesivos · Conformación súper plástica