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钛在海水淡化设备上的应用
2019-02-15 14:21:24
淡水约占地球水资源的3%,经过海水淡化获取新的淡水资源是往后国际用水的一大趋势.现在,海水淡化已成为像中东这样的水资源缺少区域获取水源的首要方法.1、国际海水淡化情况 至1993年,国际各国在5738个区域的海水淡化设备共有9014台,总容量为1.624X107m3/d,仅中东区域总容量就达8.91*106m3/d,占55%,美国为2.37*106m3/d,占重5%。 早在50年代,就已选用海水淡化方法出产淡水.海水淡化的首要方法有: ①蒸腾法:多级闪蒸法、单级闪蒸法,立式多效法、横式多效法、浸管法、蒸气紧缩法; ②:电透析法、逆渗透法; ③复合法。 其间,蒸腾法占60%,逆渗透法占33%,电透析法占5.5%。表1为日本国内首要运用的海水淡化法及其有用份额。 表1 日本国内首要的海水淡化法及其有用份额 饮用水 工业用水 逆渗透法 42% 56% 电透析法 37% 18% 蒸腾法 21% 26%
2 钛在海水淡化设备中的运用2.1海水淡化设备中的导热管 原海水淡化设备导热管首要用铜合金管,因为铜合金管存在许多缺乏,现已被可靠性高且免于维护的钛管所替代. (1)钛管的壁厚 导热管壁厚由运用条件,管板材料、扩管作业的施工才能、管端的焊接技能等来决议,因为导热管直径小,对强度要求不高,因而实践运用中选用壁厚较薄的管材,一般,铜合金管等壁厚为0.9mm-1.2mm;用钛管替代,在腐蚀性小的当地,可用壁厚为0.3mm的薄壁焊管。 2)钛管的导热性 因为导热管的原料不同,热导率也不同,如钛为17W/(m•k),铝黄铜为lOOW/(m•k),90/10白铜为47W(m•k),70/30白铜为29W/(m•k),因而,可经过壁厚的改变操控导热管的导热作用。在以上材料中,钛的热导率最小.如运用薄壁钛焊管,导热性尽管比铝黄铜差,但与90/10白铜适当,比70/30白铜的要好。 (3)钛管的经济性 钛管的单位质量报价比铜合金贵2—6倍,但从性价比上考虑,钛管报价可与铜合金管抗衡,因为钛的密度低,壁厚相一起,平等长度的钛管质量仅仅铜合金管的50%,当钛管壁厚为铜合金管的50%时,相同传热面积的钛管质量仅为铜合金管的1/4.按现在的报价水平,选用薄壁钛焊管的全体报价与铝铜管相同,比白铜管还廉价.可见,钛管在报价方面是有竞争力的。2.2日本薄壁钛焊管的开发和运用 钛带轧制技能的开发成功成为钛焊管批量出产的根底。60年代,在法烧碱电解出产中,日本选用了钛丝;90年代初,为避免污染,对烧碱出产工艺进行了改善,跟着隔阂法的选用,700多吨的钛带得以运用,以此为关键,日本研讨开发了连续出产热轧和冷轧钛带卷的技能,建立了海水淡化和电站冷凝器钛薄壁焊管用的带卷的批量出产系统,相应开发了薄壁焊管的出产技能。 日立,三菱及东芝出产的电站冷凝器,运用了厚0.5mm的钛焊管,三菱、川崎、日立,三井以及神户制钢等公司出产的海水淡化设备,运用了厚0.5mm-0.7mm的钛焊管。[next] 以电站运用为主,钛焊管作为海水淡化、炼铁、船只、粹、化工等范畴的传热管已广泛运用。到1983年,在16年的时间里,日本出产了用于国际各地海水淡化设备的薄壁钛焊管4038t,至今未发作因海水腐蚀而损坏的现象。 (1)通风凝结器和喷发压气机 日本真实的海水淡化设备是1967年由松岛碳矿株式会社建成的2650t/d海水淡化设备。该设备的通风凝结器及喷发压气机的传热管和管板,因为受海水中Br-的腐蚀,不能用铜合金,换用钛后,没发作过因腐蚀导致的毛病。 (2)热放出部冷凝器 多级闪蒸冷凝器是将海水作冷却水,冷却各级闪速室发作的水蒸气,因为海水常混有泥沙、海生物,它们在传热管内及管端附着,腐蚀铜合金管。因而,现在简直一切的MSF型海水淡化设备的传热冷凝器上都运用了钛管。特别是为了死海水中的细菌,不得不注入氧时,更需运用耐蚀性好的钛管。 (3)热收回部冷凝器 热收回部冷凝器传热面积较大,因为经济原因,现一般运用铜合金管,仅在特殊场合运用钛管,如含有或等污染物的介质对铜合金的腐蚀剧烈。1977年,向德国出口的3600t/d的MSF型淡化设备,因为它是的附属设备,不能用铜合金,而选用了钛;因为硫化氧的腐蚀,秘鲁的3120t/dMSP型淡化设备,运用1年后铝黄铜管就发作了腐蚀,最终将悉数传热管换成了钛管。 据报道,日产百吨的海水淡化设备用钛管达6万根.从1967年至1994年,在近30年的时间里,共出产了52套原于能级火力发电用冷凝器和7套海水淡化设备,合计运用钛焊管11000t。3、运用时应留意的问题 (1)电偶腐蚀 钛在海水中电位较正,与其它金属触摸时,可促进其它金属的腐蚀。避免方法有传热管和管板均选用钛,或用献身阳极的方法。80℃以上,为避免吸氢,运用Fe-90%Ni合金作献身阳极;80℃以下,运用涂层或胶衬钢板。 (2)空隙腐蚀 钛管选用扩管法安装在钛管板上,在100℃,pH值为8的海水中可发作空隙腐蚀.但实践水室中运用了铜合金,即便海水温度到达120℃,也不会发作空隙腐蚀。在实际中,为了进步设备的可靠性,在100℃以上运用时多选用管端焊接来避免空隙腐蚀。 (3)吸氢 在80℃以上的海水中;钛有或许吸氢;施加阴极维护时,过维护时会引起吸氢。如选用Fe-9%Nq合金作献身阳极板时,不会发作钛吸氢. (4)振荡 因为钛管壁薄,在替换铜合金管时,还应留意管振荡引起的损坏。可选用比铜合金管的管支撑板距离小的方法来处理这一问题。
世界钛业竞相开发新技术
2019-02-15 14:21:24
国外现有6座海绵钛出产工厂,除美国Timet公司的产能为8000t/a外,其它的年产能均在万吨以上。其间日本海绵钛出产的氯耗为0.9t/t海绵钛,还蒸电耗为2500kWh/t海绵钛,均低于国内厂商的同类目标。 钛的使用推行,底子问题在于降低本钱。为达此意图,在英国剑桥电解TiO2制备金属钛的基础上,美国Timet公司投巨资活跃进行该办法的工业实验,而日本则是在从事改善的剑桥法的工业实验,有或许在5年后投入开始的工业出产。这种新办法将使金属钛的本钱下降三分之一到二分之一,或许引起钛工业的一场革新。 美国、欧洲和俄罗斯的钛加工材首要用于大型民航客机、军用飞机、航天火箭、、舰船、装甲火炮、电力、化工、轿车等范畴。其典型产品为飞机结构件、钛制动机件、压气机叶片和基座、水翼、螺旋桨及轴、支架、浮球、发射设备、高压气瓶和全钛冷凝器等。为此,他们开发了大型电子束或等离子冷床炉熔炼炉,大型型材出产线、大型锻件出产线(俄罗斯上萨尔达公司具有国际最大的75000吨水压机,能出产重达3.2吨的钛锻件),单件分量770Kg以上的大型铸件出产线等。在新式钛合金方面,他们开发了600℃的高温钛合金(英国的IMI834合金、美国的Ti-1100钛合金),高强钛合金(如美国的Ti-1023、Ti-15-3、β21S等),阻燃钛合金Al-loyC(Ti-35V-15Cr),TiAl合金,以及低本钱钛合金(如美国的Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al)等。 日本钛工业的民用技能走在了国际的前列,如有经济目标最优的海绵钛厂商,有亦钢亦钛的大卷重钛带出产线。其民用钛制品广泛化工、石化、建筑、冶金、医疗(人体植入件、轮椅等)、交通(轿车、摩托车)、体育(高尔夫球具、网球拍、渔具、钓鱼船等)、日用电子产品(照相机、手表、复印机、打字机、手机、手提电脑等)、炊具(刀、叉、锅、铲等)各个部门。 从国际钛科技的开展现状来看,其开展趋势可归纳为以下几点: 1、钛的低本钱化制备、加工技能,包含海绵钛出产、钛合金材料规划及加工进程等的低本钱化,这是钛进一步扩展使用的前提条件。 2、大型优质钛合金坯料制备技能,包含新式电子束和等离子冷床炉熔炼技能。 3、高效、短流程钛合金加工技能,包含单次冷床炉熔炼直接轧制技能,钛带接连加工技能出产等。 4、近净成型技能,包含激光成型、精细铸造、精细模锻、超塑成型/分散衔接、粉末冶金、喷发成形等。 5、钛的推行使用,包含生物医用钛、轿车用钛、建筑用钛等。
硫酸法钛白粉的生产--偏钛酸的盐处理
2019-02-15 14:21:16
一、偏钛酸在煅烧前要进行盐处理的原因 偏钛酸在锻烧前加人少数化学品添加剂进行改性处理的进程,称为盐处理,亦称前处理。 偏钛酸如不进行盐处理而直接锻烧,得到的产品颗粒往往很硬,色相及其他颜料功能很差,漆用功能低质。因此,出产颜料钛时,都要依据不同等第的需求,在偏钛酸中加人少数化学品进行改性,然后再在恰当的温度下锻烧,使产品具有杰出的色相、光泽,较高的消色力、遮盖力,较低的吸油量和适宜的晶粒巨细、形状以及在漆料介质中的易涣散性。某些非颜料型产品中,有时也需求加人某些化学品,使产品具有某种特殊功能。 二、出产锐钛型颜料钛的盐处理常运用的添加剂及其效果 出产锐钛型颜料钛的盐处理时,常运用的添加剂有钾盐和磷酸(或磷酸盐)。加人添加剂的效果主要有两个:①使产品具有优秀的颜料功能;②使锐钛晶型起安稳效果,按捺构成金红石晶态,防止产品中混有金红石晶型。可是添加剂加人量过多会使钛的水溶性盐含量明显添加和水选时水涣散性下降,只要严厉控制加人量,才干既发挥添加剂自身的效果,又不影响钛的其他功能。 三、出产锐钛型颜料钛的盐处理要添加钾盐的原因及其添加量 出产锐钛型颜料钛的盐处理时,加人碳酸钾或硫酸钾等钾盐,其效果是:①能够使偏钛酸在较低温度下脱硫,然后下降锻烧温度,使物料在较低温度下到达中性,防止高温烧结而引起产品的变黄或变灰或呈现色变现象,构成产品漆用功能低质,涣散功能极差。添加了钾盐,即便在较高温度下煅烧,也不失掉钛的优秀的颜料功能,由于在较高温度锻烧时,Ti02颗粒比较细密,有利于进步耐候性和下降吸油量;②能促进锐钛型Ti02微晶体的成长;③能够改进颜料功能,使钛颗粒松软、色泽皎白、消色力进步。钾盐的添加量一般为Ti02的0.4%-2.0%,恰当于0.25%-1.40%的K2O。 四、出产锐钛型颜料钛时要添加磷酸的原因 在出产电焊条级钛时,由于钛含磷高,对焊缝有冷脆性,因此要求钛的含磷量不能大于0. 05%,这样,在出产中不只不能加人磷酸,并且还要严厉控制,特别在矿源上不允许有偏高的含磷量。可是在出产锐钛型颜料钛时,不只没有严厉的含磷要求,并且还要参加磷酸或其盐,使之进步钛的白度和耐候性。不过钛矿含磷过高也欠好,由于酸解后磷以磷酸或磷酸二氢盐的方式而存在,很简单与钛结合成对应的难溶钛盐跟着残渣被除掉,而构成钛回收率下降。 依据在出产锐钛型钛时,偏钛酸经水洗或漂白后,pH值仍在2-3之间,硫酸亚铁仍未到达其水解的pH值6. 5,仍以二价铁离子存在。有些供应商没有漂白工序,一部分二价铁在水洗时遭到水中的溶解氧氧化而变成三价铁,三价铁在水洗至pH值为1.5时,即水解生成氢氧化铁沉积,夹杂在偏钛酸中。这些二价铁和氢氧化铁杂质,假如不加处理,直接送去锻烧,则在锻烧条件下,会生成红棕色的氧化铁,这就大大地影响到钛的白度。因此,在锻烧前有必要进行盐处理,在盐处理中加人适量的磷酸或其盐,使磷酸与氢氧化铁反响生成淡黄色的安稳的磷酸铁;使磷酸与二价铁反响生成白色或灰白色的亚铁的磷酸一元或二元盐,这些二价铁的磷酸盐,在锻烧的条件下,也被氧化成淡黄色的磷酸铁。由于淡黄色的磷酸铁远比红棕色的氧化铁淡得多,这样,对钛的白度影响就小得多,以到达进步钛白度的意图。其磷酸与氢氧化铁的反响式如下:
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五、参加磷酸过多或过少的坏处 在盐处理时,参加适量的磷酸或其盐,能够进步钛的白度和耐候性,并且使颗粒松软、简单破坏,在出产锐钛型钛时能促进其向锐钛晶型转化和防止金红石晶型生成。可是若参加的磷酸过多,则其入窑偏钛酸的酸度增大,脱硫困难,使到达最大消色力的煅烧温度移向较高温度处,进步了煅烧温度,使物料在较高温度下煅烧,有时还会发作烧结现象,不只糟蹋燃料,并且会使煅烧物粒子坚固,难以破坏,钛的白度和消色力下降,吸油量升高。 若参加磷酸过少,相对地增大碳酸钾的用量,使酸度下降,有利于物料在较低温度下脱硫,使煅烧物颗粒松软,色泽皎白和消色力进步及吸油量下降。乃至由于碳酸钾用量相对增大,即便在较高温度下煅烧,也不失掉其优秀的颜料功能,由于较高温度煅烧时,二氧化钛的颗粒细密,有利于进步产品的耐候性和下降吸油量。可是磷酸用量过少,缺乏以将悉数铁转化为淡黄色的磷酸铁,而未转化的铁终究仍以红棕色的氧化铁呈现,达不到进步钛白度的意图。 六、添加磷酸的量及添加办法的研讨 依据核算,水洗偏钛酸含铁为100*10-6的话,其真正与铁效果所需的磷酸并不多,若参加总钛0.1%的磷酸,则其与铁效果所需的磷酸只占参加总磷酸量的15.1%,即便含铁为150*10-6,则其与铁效果的磷酸也只要占参加总磷酸量的22.7%,由此可见,所参加的磷酸已捉襟见肘。 可是现实并非如此,检测盐处理后偏钛酸的滤液中,根本就没有磷酸根离子,阐明磷酸已悉数生在难溶的磷酸盐了。为什么参加的比核算量剩下那么多的磷酸,而终究在滤液中没有磷酸呢?原因是偏钛酸中含有较多的能与磷酸根离子生成难溶磷酸盐的金属离子,这些金属离子都需求与磷酸效果,生成难溶的磷酸盐而耗费了磷酸,因此在盐处理后的滤液中便测不到磷酸根离子。 别的,从盐处理后的滤液中,还发现含有不少的二价铁离子,阐明偏钛酸中还有可溶铁,这样的铁带人到回转窑去锻烧,终究会生成红棕色的氧化铁而影响钛的白度。 按核算量所加磷酸悉数与铁效果后,应该仍有较多的磷酸剩下,可是终究不只滤液中没有磷酸剩下,乃至连铁也没有效果完。究其原因如下。①是由于偏钛酸中含有能与磷酸根生成难溶磷酸盐的金属离子过多,这些金属离子浓度与磷酸根离子浓度积,比二价铁离子浓度与磷酸根离子浓度积小得多。这些金属离子先与磷酸根离子效果,生成难溶的磷酸盐而耗费了悉数或大部分磷酸,使整个系统现已没有或许很少有磷酸根与二价铁效果了,以至于在滤液中仍有较多的二价铁。②偏钛酸中的铁为二价铁,二价铁在pH值为2-3的酸度下,难以生成难溶的亚铁磷酸盐沉积,而需求在pH值为6的酸度下,才干悉数生成亚铁磷酸盐沉积。 依据上述分析,要使偏钛酸的滤液没有铁离子而稍有微量磷酸根离子,就有必要采纳下列办法。 1.除掉重金属离子 先除掉与磷酸根离子简单生成难溶磷酸盐的重金属离子,然后削减盐处理时磷酸根的耗费。[next] 一般重金属离子与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积都很小,尽管在酸解后浸取时,已参加铁屑将三价铁复原为二价铁,有些重金属离子已被铁复原而除掉,可是仍有一些重金属未被复原,这些未被复原的重金属中,尽管有些重金属离子与磷酸根离子生成的难溶磷酸盐是白色的,对影响钛白度无碍,可是有些难溶的磷酸盐却是带色的,会影响到钛的白度。别的,这些重金属离子与氢氧根离子生成重金属氢氧化物的离子浓度积也很小,在偏钛酸水洗的酸度较大时,就能生成难溶的重金属氢氧化物沉积夹杂在偏钛酸中,终究经过缎烧生成重金属氧化物,其间有些氧化物也是带色的,影响钛的白度。再有,重金属杂质的混人,不只由于重金属元素自身的显色效果而使钛带色,终究影响钛的白度,更重要的是重金属离子的引人,使二氧化钛晶格歪曲或晶格变形,失掉对称性而发作颜色反响,使钛带色而不行纯白。因此有必要从根本上将重金属除掉。除掉重金属的办法,是在酸解浸获得到的钛液中,参加少数某种无机物,让其与重金属离子效果生成重.金属化合物沉积,跟着残渣被除掉。由于简单与磷酸根生成难溶磷酸盐的重金属,浸取时已被除掉,因此,在盐处理时耗费的磷酸或磷酸盐就会削减。 2.增大磷酸的用量,生成难溶磷酸盐 有些金属离子尽管不是重金属离子,可是其与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积也很小,也很简单生成难溶的磷酸盐沉积,如钛离子与磷酸根离子生成难溶的磷酸钛就是一例。尽管磷酸钛是白色的,对影响钛的白度无碍,可是它毕竟要耗费磷酸根,而使磷酸或其盐的加人量增大。 已然所加磷酸缺乏,就应多加磷酸来满意要求,即由本来的0.1%逐步添加,至偏钛酸滤液中没有铁离子而稍有磷酸根停止。可是这种做法不可取。由于水洗合格的偏钛酸自身就含有8%-10%的硫酸,这些硫酸现已不利于偏钛酸的锻烧和分化,再多加磷酸,使其酸度增大,会使锻烧脱硫温度进步,产品的白度和消色力下降、吸油量升高。 也能够在增大磷酸用量的一同,也增大碳酸钾用量,用碳酸钾中和过大的酸性。可是这种做增大产品的水溶性盐,水溶性盐过高,除了使浆料胶凝和发胀外,还不利于钛质量的全面改进和进步。 要使磷酸根与铁能生成难溶的磷酸铁,然后进步钛的白度,一同又不影响钛的其他质量指标,就有必要到达以下三点要求:①有满意而又不太多的磷酸根离子;②整个系统的酸度不能太高,pH值要控制在6;③水溶性盐要到达产品质量指标的要求。要到达这三点要求,应按以下办法。 (1)添加满意的磷酸后,添加碳酸钾,使之中和其过高的酸性,下降酸度,直至到达二价铁与磷酸根生成难溶的亚铁磷酸盐停止。这种办法尽管水溶性盐会高,可是能够在盐处理时,在偏钛酸中多加一些水,使浆料稀一些,盐处理后尽量把偏钛酸吸得干一些,以吸去更多的水溶性盐。 (2)用适量的可溶性磷酸二氢铵或磷酸二氢钾来替代磷酸,既可确保有满意的磷酸根离子或磷酸二氢根离子,又可使其酸度和产品的水溶性盐不至于有较大的添加。 (3)在偏钛酸中由于酸性越弱(乃至碱性),就越有利于磷酸根与二价铁生成难溶的亚铁磷酸盐,也越有利于偏钛酸的煅烧和分化脱硫。因此国外有些供应商用将偏钛酸中的硫酸中和到pH值为5-8,然后洗去硫酸根,再加磷酸进行盐处理,用这种下降全体酸度的办法,促进亚铁与磷酸根的结合和促进偏钛酸的易分化,然后下降煅烧温度,使煅烧物松软,钛的白度和消色力得到进步。 尽管经过加磷酸或其盐能够使铁生成淡黄色的磷酸铁,而不像生成红棕色的氧化铁那样对钛的白度影响那么大,可是磷酸铁毕竟是淡黄色的,而不是白色的,若含铁过高,则得到淡黄色的磷酸铁就多。况且偏钛酸的酸度常常是达不到pH值为6的,这样二价铁便难以生成亚铁磷酸盐,不少的二价铁仍以离子状况存在于偏钛酸中,这些二价铁经过缎烧终究仍以红棕色氧化铁存在,由于氧化铁的红棕色和磷酸铁的淡黄色混在一同,使钛呈现黄相,对钛的白度影响较大。为此,在水洗时应该延伸一些时刻,尽量多洗去一些偏钛酸中的铁,使其含铁量小于90*10-6,由于大于90*10-6锐钛型颜料铁的白度就要遭到影响,可是寄希望于经过水洗把铁降得很低也是不可能的,由于跟着水洗的进行,滤饼的酸度越来越低,当pH值≥1. 5时,被洗水氧化的三价铁离子即水解生成难溶的无法洗去的氢氧化铁。[next] 正是由于靠延伸水洗时刻难以把铁降得很低,因此有些供应商就添加了漂白工序,加人硫酸将氢氧化铁溶解,然后加人铝粉将三价铁复原为二价的硫酸亚铁,再经过水洗将硫酸亚铁洗去,终究使铁下降到30*10-6以下(一同也能够除掉钒、铬、铜等有害杂质),使钛的白度得到较大的进步。 七、出产锐钛型钛盐处理的操作程序 出产锐钛型颜料钛的盐处理,一般是在装有拌和机的圆筒锥底形塑料质或铁质衬软塑的盐处理槽内进行。将漂洗合格的偏钛酸送人盐处理槽,开动拌和机将偏钛酸拌和均匀后,取样化验含铁量,再测定浆料浓度两次(关于涂料种类浆料浓度控制在270-310g/L)。然后依据含铁量(一般控制在0.012%以下)和Ti02浓度,核算出所需碳酸钾和磷酸的量,先加人碳酸钾,经拌和1h后,再参加磷酸,持续拌和1h,即可打敞开料阀,将处理好的浆料放到方槽,用叶滤机经过真空吸滤吸上叶片,再将叶片吊起来,持续用真空将其残液吸干,然后放到料槽上面,将偏钛酸铲下,开动揉捏泵将其送到偏钛酸贮槽,备煅烧之用。 现在大厂引进技术是将盐处理后的浆液用真空转鼓过滤机抽干,配用螺杆泵把物料送人回转窑。这样做会使偏钛酸含水量大减,煅烧耗能也大减。也有在打浆脱水后再加盐处理剂的,这样盐处理剂利用率高,加人量安稳。 八、偏钛酸浆料浓度要控制在必定规模的原因 按必定份额加人的盐处理添加剂,有必要充沛吸附在偏钛酸颗粒表面或夹带在空隙之中,才干在煅烧时发挥最好的盐处理效果。假如偏钛酸浆料浓度过低,则大部分可溶性添加剂在吸片抽干时被带走,以至于下降了实践被偏钛酸吸附的量,会影响盐处理效果;假如偏钛酸浆料浓度过高,则添加剂不能在浆料里均匀涣散,也会影响盐处理效果。为此应该把偏钛酸浆料控制在TiO2含量为270-310g/L为宜。 九、偏钛酸浆料浓度的测定办法 将偏钛酸打浆均匀后,取出必定的浆料,测出单位体积内Ti02的含量,一同测出浆料的相对密度,然后按其近似方程式求出成果: Ti02含量(g/L)=(d一1)*1190 式中,d为浆料相对密度;1190为实验常数。 再绘成偏钛酸浆料相对密度与浓度的联系曲线,便于出产时查找。 出产时偏钛酸浆料相对密度与浓度的联系如下图所示。测定浆料浓度可用沥青比重瓶或用泥浆比重瓶或用圆形薄壁塑料称量瓶。这些比重瓶的体积都是事前校正好的,其上部的盖都有一个小孔,待浆料拌和均匀后,取出一部分浆料装入称量瓶内,盖紧盖,剩余的浆料自小孔溢出,然后用干的滤纸将溢出的浆料擦去,称量,即可从曲线图查出浆料浓度,或用方程式核算出浆料浓度。[next] 十、盐处理剂的浓度要控制在必定规模的原因 为了使盐处理剂能与偏钛酸充沛混合,出产上运用的盐处理剂尽可能选用可溶性盐类,将其制构成溶液加人。盐处理剂所配成的溶液浓度,不宜过浓或过稀,过浓时混合不易均匀,过稀时真空抽滤丢失相对增大。一般碳酸钾浓度可配成(400士5) g/L;磷酸可配成100-140g/L(以P205计)。 十一、碳酸钾和磷酸不能一同参加的原因 要使磷酸发挥其荫蔽杂质元素铁的效果,就有必要确保添加的磷酸同偏钛酸中的氢氧化铁充沛反响。而碳酸钾是碱性物,磷酸是酸性物,要是将磷酸与碳酸钾一同加人,则这两种盐处理剂会彼此发作酸碱中和反响,大大地削弱磷酸与氢氧化铁的效果,然后达不到磷酸荫蔽杂质元素铁的应有效果。因此碳酸钾和磷酸不能一同参加,而应领先参加碳酸钾,充沛拌和让其与偏钛酸中的硫酸彻底效果,再参加磷酸。当然,一同参加对盐处理没有副效果,可是所参加的量就要进行恰当的调整,方能收到应有的效果。 现代改进的办法,能够将各种盐处理添加剂预先制构成混合液,然后一次性参加。这样做既可削减添加剂的制造设备,又可缩短浆料拌和混合的时刻。 十二、硫酸法金红石型钛出产亦需求进行盐处理的原因 金红石型钛在紫外区具有较大的吸收,在可见光区的反射率高于锐钛型钛,因此,金红石型钛的光化学安稳性和光泽度均高于锐钛型钛,具有更大的实用价值。用硫酸法钛液水解制得的偏钛酸是无定形的(运用金红石型晶种在外),在高温下(1050℃以下)长时刻锻烧尽管能够使产品悉数转化为金红石晶型,可是结晶进程会发作严峻烧结,晶格缺点许多,晶粒过大并且很硬,产品颜料功能极差,别的,高温常使晶格脱氧,使产品呈灰相。因此在出产中,有必要在偏钛酸中添加一些金红石化的促进剂和晶型调节剂,使Ti02以合理的速度成长,在较低的锻烧温度下出产出晶型转化彻底、巨细适中、外形规整的颜料粒子。 十三、金红石型促进剂所起的效果及其添加量 大多数金属氧化物在钛的锐钛型向金红石型转化进程中都具有诱导、促进和正催化剂的效果,一般以为阳离子的离子半径越小,促进金红石化的效果就越强。可是有实用价值的有必要是能生成白色氧化物的那些金属化合物。常用的促进剂有锌、镁、锑、锡、铿等元素的氧化物和盐类以及二氧化钛溶胶。[next] 锌盐是很强也是最广泛运用的金红石化促进剂,常用硫酸锌、氯化锌和氧化锌。选用锌盐可加速晶型转化,进步转化率,下降到达最高转化率的温度,进步产品耐候性和抗粉化性。可是若独自添加锌盐,由于粒子成长过快,简单构成烧结而下降产品的颜料功能,使底相泛红、颗粒变硬、涣散性下降、制成的涂料黏度添加、储存安稳性下降。如一同添加二氧化钛凝胶或铝盐,能够改进颗粒形状及削减烧结,因此锌盐大都与钾盐、磷酸、铝盐、二氧化铁溶胶等组合运用。一般锌盐添加量为TiO2的0.2%-1.2%(以Zn0计)。 镁盐是一种弱的金红石型转化剂,它对加速锻烧品的pH值到达中性具有明显的效果,一般用量为TiO2的0.2%-0.5%。 TiO2溶胶俗称煅烧晶种、乳化晶种或偏钛酸外加晶种,有恰当强的促进效果,能进步产品消色力,下降转化温度,改进锻烧物粒子外形,使之较为油滑规整,使产品疏松易于破坏。常和锌盐、铝盐组合运用、相得益彰。添加量为TiO2的2%-5%。晶种用量偏高,金红石型化的诱导期缩短,改变速度加速,构成金红石晶粒削减。 Ti02溶胶能够作添加在偏钛酸中的煅烧晶种,也能够作水解晶种,更能促进金红石型转化。工业上往往选用双晶种法,即用两种不同办法,如钛酸盐法和法制成Ti02溶胶。其间一种作水解晶种(一般用法制成),现代常选用普通锐钛型晶种;另一种作煅烧晶种(一般用钛酸盐法制成)能够得到颜料功能更为优秀的产品。 十四、金红石晶粒调整剂所起的效果及其添加量 为使金红石型钛在煅烧时转化速度不至于过快,并能构成油滑规整、功能优秀的颜料颗粒,以及满意各种等第钛的特殊要求,需求在偏钛酸中添加一些调整剂(又称晶型安稳剂)。常用的调整剂有钾盐、铝盐、磷盐、铵盐和锑盐等。这些调整剂大多是金红石型化的负催化剂。 1.钾盐 常用的有碳酸钾、硫酸钾和(是负催化剂的一种)。添加钾盐对改进产品的颜料功能有很大的优点,能够使颗粒疏松,进步白度和消色力,能够使二氧化钛在较高温度下锻烧而不失掉优秀的颜料功能,由于在较高温度下煅烧时二氧化钛颗粒比较细密,有利于进步耐候性和下降吸油量。添加量一般为Ti02的0.25%一0.70%(以K20计)。 2.铝盐 现在国外选用铝盐添加剂日益增多,一般运用硫酸铝并配成溶液加人偏钛酸中。添加铝盐能防止二氧化钛烧结,防止颗粒过火长大,产品比较柔软,即便在1000-1100℃下锻烧,产品白度仍很好。由于添加铝盐后能在更高的温度下锻烧,产品颗粒较细密,耐光性和耐候性都很好。但铝盐是一种负催化剂,因此有必要和其他正催化剂(如TiO2溶胶)组合运用,才干到达较高的转化率和消色力。添加量为TiO2的0.8%-1.0%(以Al2O3计)时,产品遮盖力为最高。 3.磷酸或磷酸盐(也是负催化剂) 能改进产品白度和耐候性,颗粒比较柔软,简单破坏。添加量一般为Ti02的0.1%(以P2O5计)。如一同添加锌盐,则磷酸用量可恰当进步,少数磷酸不会阻止金红石型化,可经过恰当进步晶种加人量来战胜消极影响,不过会使消色力稍有下降,并使到达最大消色力的锻烧温度进步。若偏钛酸浆猜中可溶性钛及稀土等重金属的量增多的话,则要多加磷酸,由于有一部分磷酸要先耗费在与钛及稀土等重金属元素的结合上。[next] 4.或铵盐 水洗合格的偏钛酸中约含有硫酸8%-10%,用中和到pH值为5-8,产品简单研磨,但会下降金红石型化的才干,如在中和后,将硫酸铵洗去,再加人1%的氧化锌,所得产品消色力可相对进步一些。一般来说,添加能使产品疏松柔软,白度和消色力进步,但吸油量较高。单加会使金红石型化才干下降,因此要与金红石型化促进剂合作运用。 5.锑盐 在锐钛型钛中加人锑盐,能够与物猜中的铁生成偏锑酸铁,有遮盖铁的效果,可使产品略带蓝相,可改进产品光泽度,进步耐候性,更重要的是能防止光色互变现象,但用量不能大,否则会影响涣散性,一般只加0.05%-0.15%。 十五、出产珐琅、陶瓷和电容器钛所用的盐处理剂 出产珐琅、陶瓷钛时,添加0.10%-0.15%的氯化镁和0.05%-0.10%的乙酸钻。氧化镁为金红石型化促进剂,使产品中金红石晶型保持在必定份额(80%-83%),进步运用效果,乙酸钻使制成的珐琅和陶瓷光泽度高,使产品亮光,色泽艳丽;出产电容器钛时,添加0.3%-0.4%的碳酸镁,可使电绝缘性进步,产品有必定程度的金红石型化。二价镁离子能够防止四价钛复原为三价钛,由于三价钛的存在会大大地下降电功能。 十六、盐处理的操作 1.拌和要均匀 能配成溶液的盐类[K2C03、H3P04、Al2(S04)3],必定要配成必定浓度的溶液后才干运用,不能配成溶液的盐处理剂(ZnO、MgO),要用水调成浆状后加人。加人后在常温下拌和1~2h。 2.偏钛酸浆料浓度不宜过低或过高 浆料Ti02浓度低,反响比较均匀,但一些可溶性盐处理剂在过滤时会随滤液带走而影响盐处理效果;浆料浓度过高,尽管过滤丢失少,但物料黏度较大,不简单涣散均匀,也影响盐处理效果。一般浆料浓度以Ti02计控制在270-300g/L。若能处理稠厚浆料的拌和与涣散问题,浆料浓度应该高一些为好,国外有些工厂选用螺旋运送拌和,其浆料浓度就进步到300-400g/L,这样还能够削减回转窑锻烧时脱水的能耗。 3.盐处理剂的添加量及添加次序 在考虑配方时要注意正、负催化剂之间的调配和加人次序,既要考虑下降煅烧温度、促进晶型转化,又要考虑不能转化得太快,避免粒子过大或烧结,一同还要考虑抵消色力、白度、耐候性、松软度等颜料功能的影响。一般加人量多少要经过实验来断定,加人量过多不只会下降产品纯度,构成水溶性盐增高,还会下降涣散性。一般加人量(按Ti02计)和加人次序如下。 (1)锐钛型 ①K2C03,0.5%~1.0%; ②H3P04,0.20%一0.35%。[next] (2)金红石型 ①锻烧晶种(Ti02溶胶),2%-5%; ②ZnO,0.2%-1.5%; ③MgO,0.2%-0.5%; ④K2C03,0. 5%-1.0%; ⑤H3PO4,0.01%-0.02%。 十七、各种盐处理剂的合作运用 在颜料钛出产中,有必要把握下列三种效果,才干使产品获得完好的颜料功能。 1.危害效果 所添加的盐处理剂,虽能进步产品的某种功能,但往往会危害另一种颜料功能。如添加磷酸或其盐,尽管能改进钛的白度,但会增高吸油量;添加钾盐和磷酸可使颗粒松软,简单破坏,但又使水溶性盐含量增高,影响今后水选时的涣散性。 2.加合效果 在添加金红石化促进剂时,一同添加两种或两种以上促进剂会起到加合效果。即在相同锻烧温度下进步金红石化转化率,或可下降转化温度。如添加6.0%TiCl4制的溶胶,再加人1. 85%的硫酸锌,转化温度约下降100℃。 3.互补效果 如独自添加锌盐,产品消色力不高,若一同添加钾盐,则消色力明显进步;一同独自添加铝盐,消色力不高,如再添加钾盐,则消色力得到补偿而明显进步。在金红石型钛出产进程中,在偏铁酸中添加Ti02的0.2%氧化锌、0. 2%氧化镁、0.5%碳酸钾和2%Ti02溶胶,在800℃下锻烧,金红石型转化率达98%,消色力可达日本R-930钛的90%以上。 可是盐处理剂的添加量,在确保颜料质量的情况下,应该越少越好,由于大部分添加剂是水溶性的,用量过多会构成水溶性盐升高和水选时水涣散性下降。也有说盐处理剂添加了,吸油量和吸水量也随之添加。
硫酸法钛白粉的生产工艺过程---原料的选择与准备(钛铁矿)
2019-02-13 10:12:38
原则上岩矿(原生矿)和砂矿(次生矿)都能用于硫酸法的钛出产。可是钛铁矿的组成很杂乱,它与矿石的成因、类型、共生结构有关,既使在同一矿床内的钛铁矿,也因风化、蚀变的程度不同,运用作用也不同。因而挑选好钛铁矿是出产出高质量产品的首要作业。一般挑选钛铁矿时要特别注意如下几点。
a.二氧化钛的档次凹凸是挑选钛铁矿时首先要考虑到的要素,它直接影响工厂的收率和本钱。二氧化钛档次过低,不只要添加矿的耗费,并且还要多耗费硫酸,由于二氧化钛含量低,矿中的非钛杂质就高,使出产中的沉积、净化进程变得杂乱困难,一般矿中的二氧化钛含量应不低子47%。可是二氧化钛含量太高(60%以上),酸解的难度增大,一般二氧化钛含量高的钛铁矿(特别是次生矿)一般都含有少数的金红石,金红石不溶于硫酸,最终在沉积时与废渣一道排掉,使酸解率下降。
b.二氧化钛的档次凹凸,首要触及经济和耗费定额而钛铁矿中的FeO/Fe2O3的比值巨细直接影响酸解的操作和安全。由于lmol的Fe2O3与硫酸起反响要比lmolFeO与硫酸反响多生成20KJ的热量,所以Fe2O3含量高的钛铁矿反响时放热量大、反响剧烈、容量发作冒锅事端,并且在浸取复原时要多耗费铁屑和硫酸。国内某厂从前计算过Fe2O3含量每添加1%,每吨钛铁矿仅多耗费的硫酸和铁粉的价值就达9.85元(1998年物价)。
c.操控钛铁矿中有害杂质的含量是进步产品质量(白度、消色力)的关键要素之一。由于钛铁矿中的某些杂质经过一般的选矿办法很难除去,作为钛出产者要注意操控矿中的有害杂质的含量。这些有害杂质首要是铬、钴、锰、钒、铅、铜、铌、锡、铈、稀土元素等过渡金属元素。上述元素在钛铁矿中一般以氧化物、砷化物、硫化物和磷酸盐的方式存在,在酸解时成为硫酸盐而溶解到钛液中,经过一般的重力沉降办法不能彻底除去,在水解时它们又沉积、吸附到水合二氧化钛的表面,最终在煅烧时又变成氧化物而显色。如:Cr2O3含量超越1.5mg/kg时,产品即显淡黄色,V2O5含量超越70mg/kg时也能使产品色相发灰,Cr、Ni是公认的除铁以外最简单发生光敏现象的有害杂质,Pb和Cu的含量在冶金和电容器钛出产中有严厉的规则,Nb含量高则不适用于出产珐琅用钛,并且Nb2O5与Sb2O3反响会发生黄相,其他Mn,Pb、Co等的含量都不能过高。
d.A12O3,SiO2,MgO,CaO,S,P等非金属杂质尽管对产品的白度没有多大的影响,可是它们在酸解时(特别是SiO2和A12O3会构成胶体,严重影响钛液的沉降和净化作用,给产品质量和收率导至不良的结果。CaO和MgO含量过高,在酸解时会构成体积巨大的硫酸钙和硫酸镁的沉积,影响沉降作用和泥渣中钛液的回收率。硫含量过高会腐蚀设备,在酸解时会发生有毒的气体,硫、磷含量过高还会对电焊条和珐琅用钛带来不良的影响,由于硫会使电焊条焊出来的焊缝有热脆性,而磷相反会使焊缝发生冷脆性。
为了能出产出高质量的钛,钛铁矿中的杂质含量最好不要超越以下规模。
Fe2O3<13%、Cr2O3<0.03%、MnO<1.5%、Nb2O5<0.2%、V2O5<0.5%、S<0.2%、A12O3<1%、SiO2<1%、P2O5<0.025%、金红石<0.5%。
以上杂质含量能够经过惯例化学分析或光谱分析测定。一般外观带红、黄相有显着泥砂的矿必定不是好矿。此外经过判别铁、钛氧化物以外的杂质含量多少,也能辨别钛铁矿的质量好坏,一般状况下,钛铁矿中的TiO2%+FeO%+Fe2O3%≥94%时,酸解、沉积操作一般不会有大问题,当然还要考虑矿中的金红石含量的凹凸。关于氯化法钛钒含量高的矿是不能运用的,由于钒的氯化物在蒸馏时不简单别离洁净。
不同矿点、不同质量的钛铁矿在运用时要区别对待,不要千人一面的选用相同的工艺操作,有时不同类型的矿还要依据目标状况调配运用。[next]
国外硫酸法钛工厂的用矿状况一般按TiO2含量低可分为a.TiO2含量71%~85%的酸溶性钛渣(一般南非产的酸溶性钛渣TiO2含量较高,加拿大、挪威产的较低);b.酸溶性钛渣与钛铁矿的混合矿(TiO2含量60%~70%);c.普通钛铁矿(TiO2含量45%~59%)。我国硫酸法钛工厂的用矿类型归于c类。表1为国际钛工厂(不含我国) 的用矿类型的份额。
表1 国际钛工厂的用矿类型类型矿源及档次工厂数占总才能/%补白硫酸法
a类
b类
c类
酸溶性钛渣
TiO2,71%~85%
钛渣+钛铁矿
TiO2,60%~70%
钛铁矿
TiO2,45%~59%
12
7
4448
22
9
17
有5家100kt级的工厂氯化法
a类
b类
c类
金红石矿
TiO2,90%~85%
南非高钛渣混合矿
TiO2,85%~89%
钛渣与低档次钛矿
TiO2,60%~84%
14
5
452
24
8
20
如Kronos工厂
如杜邦公司
表2为我国冶金部拟定的钛铁矿标准。
表2 钛铁矿(矿砂)精矿YB-835-87等第TiO2/%>杂质含量</%CaO+MgOP一级一类
二类52
500.5
0.50.025
0.025二级
三级
四级
五级50
49
49
480.5
0.6
0.6
1.00.030
0.040
0.050
0.070注:含铁金红石的钛精矿中TiO2>57%,(CaO+MgO)<0.6%、P<0.045%的产品作为一级品。等第TiO2/%>杂质含量</%PFe2O3一级一类
二类50
500.02
0.0210
13二级一类
二类49
490.02
0.02510
13
注:精矿中TiO2含量>52%、P<0.025%、Fe2O3<10%的产品作为一级品。
该表中的上表为出产人工金红石、钛铁合金、高钛渣、电焊条等用的钛铁矿规格;下表为出产钛用的钛精矿规格。
以上冶金部的标准是指砂矿(次生矿),攀枝花之类的岩矿(原生矿)不在此内。[next]
国外常用的钛铁矿化学组成见表3。
表3 按产地分的钛矿化学组成/%成分印度MK印度Quilon斯里
兰卡澳大
利亚马来
西亚挪威含钛
熔渣石原人工
金红石天然金红石AMATiO254.759.653.654.451.743.970.496.186.4FeO21.69.518.919.638.536.013.4 Fe2O319.524.623.320.23.7711.1 1.700.25SiO20.840.701.480.861.003.284.920.500.56Al2O30.701.320.581.051.560.855.080.460.17MgO0.980.780.850.210.213.695.070.070.04CaO0.090.060.120.06 0.180.950.010.05Cr2O30.070.160.090.040.020.030.110.150.15MnO0.430.480.951.553.150.330.260.030.41V2O50.170.200.190.150.040.200.400.200.61P2O50.070.140.070.060.090.120.040.170.02
表4为我国常用钛铁矿中的杂质元素。
表4 国内常用钛铁矿的杂质成分/(mg/kg)元素海南攀枝花云南广西元素海南攀枝花云南广西Al0.32%0.65%0.31%0.44%Na159633128720Ba18.28.017.019.3Nb32050.9302661Be5.69 5.995.76Ni5.9926.918810.5Ca5600.81%1790.22%P299167154173Cd2.992.102.992.80Pb80.929.983.9344.9Cr83.926.964788.4Sc29.942.056.937.2Cu Sr3.2923.93.0011.7Li5.095.096.895.01V9354462200919.8Mg0.14%4.03%1.39%0.13%Zn291101331317Mn1.35%0.48%0.56%1.52%Ce11048188130Mo5.991.797.496.42Zr 1.5%
以上数据仅供参考,由于同一矿区不同矿点,同一工厂不同批号之间的钛铁矿分析数据都有差异。
攀枝花矿的TiO2含量较低一般为47.5%左右,硫含量较高一般在0.1%~0.2%之间,钙、镁含量也较高,可是其他对白度有害的杂质含量较少。云南矿的TiO2含量一般为48.5%~49%,海南矿的TiO2含量一般为49%~50%并含有一点金红石。
钛的新应用
2019-02-15 14:21:24
钛金属在材料范畴会成为新宠吗? 钛是英国科学家格内戈尔于1791年首先从钛铁矿石中发现的,1795年德国化学家克拉普洛特也从金红石中发现了这一元素,并命名为“钛”。因为钛的化学活性高,在它被发现的120年后的1910年才初次提炼出金属钛,1940年用镁复原法制得了海绵钛,从此奠定了钛的工业出产办法的根底。 钛在地壳中的储量非常丰厚,它仅次于铁、铝、镁,居第四位,比常用金属铜、镍、铅、锌的总和还多十几倍。工业上用来出产钛的矿石有金红石、钛铁矿和钛磁铁矿。 金属钛具有许多优秀的功能:钛的比重为4.5g/cm3,仅为普通结构钢的56%,而强度与普通结构钢适当或更高,在金属结构材料中,钛的比强度是最高的。 钛的熔点为1668℃,比铁、镍稍高,比铝、镁的熔点高1000℃以上。因而,作为轻金属结构材料,钛合金具有比铝、镁合金好得多的热强性,最高运用温度可达600℃。 钛在氧化性气氛中极易在表面与氧构成一层巩固的氧化物薄膜,是其在氧化性酸、碱、盐介质,特别是在湿和海水中,具有优异的抗腐蚀功能。 钛具有同素异构的结晶结构,885℃以上为密排六方晶格的β相,以下为体心立方晶格的α相。因而,参加不同的合金元素后,钛合金可分红α-、β-和α+β三类。钛的同素异构性使其在参加不同合金元素时能得到功能天壤之别的合金和具有大的热处理效应。 钛的膨胀系数为8.2×10-6 /℃,较一般结构金属小,在急冷急热时应力小,适于在温度改变的环境中运用。 钛具有好的耐性和抗疲劳功能,焊接功能也很好。钛的低温功能好,在-196℃下,也不呈现低温脆性,这些功能都非常合适结构运用。 钛的导热系数小、无磁,某些钛合金还具有超导功能、回忆功能和贮氢功能等功能。 因为钛所具有的一系列优秀功能,资源又很丰厚,钛的工业出产面世后,当即遭到国际遍及高度重视。1947年美国首先完成海绵钛出产工业化,当年出产2吨海绵钛,1957年就开展到15000多吨。日本在1952年、前苏联在1954年均相继开端了海绵钛的出产。我国也于1958年开端了海绵钛的试出产,现在已构成了完好的钛工业体系。当时,国际上有钛工业的国家首要是美国、独联体、日本、英国、我国和德国。 钛的运用首先是从军工和航空工业开端的。早在1951年美国就将钛材用于飞机上,到1961年美国用于飞机制造的钛材达3940吨,占钛材总用量的77%,假如加上和空间技能用钛,占钛材用量的95%。前苏联、英国的钛材也首要用在军事和航空工业。进入70年代后,钛的优秀功能逐渐在民用工业中得到遍及知道,钛在冶金、化工、电力等民用工业上的运用逐年添加,用量也稳步添加。现在,美国非宇航用钛已超越30%,独联体为50%,日本因为前史原因,钛材简直悉数用于民用工业。 我国是一个钛资源非常丰厚的国家,经过几十年的开展,现在已构成从钛矿、海绵钛、钛冶炼和钛材出产、钛设备制造的全体工业体系。我国的钛工业同样是为航空而鼓起的,我国在上世纪80年代断定了大力推行钛材民用的方针,国家又适时地采取了扶持的方针,钛工业才走上了安稳开展的路途。可是,现在我国钛工业的规划和钛材的产值与国际发达国家还有很大的间隔,在民用工业上钛的用量也还较小,其原因是钛金属材料的优越性还没有被广泛知道,再加上钛材料贵重的报价使许多厂商不能接受,直接影响了钛材料的推行运用。要使我国的钛工业得到高速开展,有必要大力宣扬和推行运用钛金属材料,使钛金属材料的优越性和运用钛材料可带来的经济和社会效益广为人知。 [next]壳体用钛的爱华迷你CD机 CD机供应数年来,因其体积小、运用便利,颇受年轻一代的喜欢。磁带立体声唱机、便携式CD机的诞生,完成了人们随时随地都能赏识音乐的希望。可是人们希望这种设备愈加小型化,甚至能再录音。而迷你CD机比原有的CD机更小,体积仅为原CD机的约2/3,且质量更轻,带着更便利。 爱华AM—HX200迷你CD机初次选用全钛制壳体。因为钛的热导率比铝小,银灰色的钛壳体手感柔软,质感重厚,规划新颖,且巩固、不易划伤,因而可在严苛环境中耐久运用。壳体选用日本JIS1类纯钛冲压成形,其尺度为72.2mmX 78.8mmXl3.7mm,钛材厚度顶部为0.8mm,底部为0.6mm,质量仅为84g。 该CD机报价3.4万日元,当时爱华公司的月产值为3000台。 钛制计算机硬盘 硬盘是计算机存储数据的核心部件。现在计算机硬盘的存储容量已进入兆字节(GB)级,最高到达令人咋舌的75GB,数据传输速率每秒几十兆字节,平均存取时间几毫秒,硬盘盘片的转速到达15000r/min。 硬盘盘片是一个圆形薄片,有5.25in(1in=25.4mm)、3.5in、2.5in和1.8in等几种规格,盘片表面上涂有铁氧体磁性物质,作为二进制信息的记载介质。每个盘片有两个磁性表面,海面对应有一个读写磁头。每个硬盘存储器由若干盘片笔直安装在同一个旋转轴上,构成一个盘组。盘片用材的开展趋势为铝-玻璃-钛。现在,硬盘盘片大多选用铝合金制造前不久又制出了“玻璃硬盘”,即美国国际商用机器公司(IBM)推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV,这两种硬盘均运用玻璃替代传统的铝作为盘片材料,使硬盘具有更大的滑润性和更高的巩固性,别的,在高转速时也具有更高的安稳性。但是假如用钛来制造硬盘则比铝盘片和玻璃盘片有更多的优越性。因而,美国Timet公司从1998年就开端小规划地制造钛盘片,并取得了创造专利,经过测验钛盘片的功能,以为钛盘片完全能够替代铝和玻璃盘片。钛作为高速、’高功能的因特网和厂商网效劳器中的硬盘盘片材料将会得到快速开展,且具有杰出的商场前景。1、钛制硬盘的技能规格如下: 钛硬盘的技能规格如下: 直径95mm; 厚度0.635mm,或0.8mm; 表面硬度14700MPa; 杨氏模量660GPa(TiN); 最高工作温度700度; 平直度
表1 5086铝合金和Ti-3Al-2.5V钛合金的物理功能和力学功能比照性 能 5086铝合金 Ti—3AI-2.5V钛合金 两种合金功能之比密度/g•cm-3 2.66 4.48 1.68电阻率/μΩ•cm 5.48 126 22.99热膨胀系数 23.8×10-6 9.5×10-6 0.40(20℃~100℃)/℃-1 熔点规模/℃ 585~640 1700弹性模量/GPa 71 103 1.4520%加工硬化 退火态 262 655 2.50 σ0.2/MPa 退火态 117 558 4.7720%加工硬化 207 800 3.864 钛制硬盘的开发商及其创造专利[next] 美国Timet公司于1998年出资500万美元专门成立了TitaniumX公司(又叫钛存储系统(TMS)公司和Tulip存储系统公司),首要研发出产钛盘片。该公司开发了钛在计算机硬盘中的新运用范畴,测验了钛盘片的功能,取得了钛盘片出产技能的专利。公司的第一个产品是粗糙的、未抛光的钛盘片,商标为ServerDisk。现在正在干流硬盘驱动器和15000r/min效劳器中进行功能测验。假如测验成功,将进行商业化出产。 TitaninmX所需的材料钛带及有关的冶金技能由Timet供给,两家公司签订了供货协议。TitaniumX还将与其他钛直销商密切合作,希望以有竞争力的报价和产品树立多种钛质料直销途径。 钛盘片的出产办法是用等离子技能在“航空级”钛中注入氮,出产出的氮化钛磁盘硬度高,功能安稳,谐振特色优于铝和其它材料。 TitaniumX创造晰许多有关钛盘片的专利,包含新的笔直记载用钛盘片和铁酸磁性物质的专利。如“用作磁介质盘片的钛合金”、“用作磁介质盘片的等离子氮化钛”、“磁盘用对称的大面积高温堆积喷涂设备”、“薄膜磁盘用保护性涂层”、“等离子氮化磁介质盘片的出产办法”等。 1976年~2000年间有关“钛盘片”的美国专利共有37条,包含创造单位为Tulip存储系统公司的专利(1997年~1999年)和日本钢管公司(NKK)请求的专利(1991年~1993年)。Tulip存储系统公司在1999年10月请求取得的最新美国专利“用于磁记载介质的钛或钛合金盘片的出产办法”中提到了钛盘片的出产工艺。盘片为精细冷轧钛或钛合金。盘片表面可经过等离子氮化、等离子渗碳或等离子碳氮共渗进行硬化处理。盘片表面可喷镀上一层氮化钛、碳化钛或硼化钛硬涂层。 这项专利参阅了该公司曾经创造的专利内容和日本NKK公司曾请求的专利内容。5 钛制硬盘的商场展望 计算机硬盘盘片的商场很大,开展迅速。1998年国际盘片产值约为4.5亿张,分析家猜测硬盘出产将以每年10%-15%的速度添加,到2002年可到达7亿张。TitaniumX希望往后4年的商场占有率添加80%。 硬盘商场首要有三个部分:台式计算机、厂商效劳器和便携式计算机。 台式计算机商场份额最大。1998年,台式计算机硬盘约占硬盘交货量的58%。台式计算机用硬盘首要考虑本钱,其盘片规格多为直径3.5in,厚0.8mm.。 厂商效劳器首要考虑硬盘功能。1998年,厂商效劳器硬盘约占硬盘商场的26%。效劳器的首要特色是速度高和容量大,其间10000r/min的效劳器开展速度很快,占较大的商场份额,估计其供应额可从1999年的200亿美元上升到2002年的250亿美元。1999年,TitaninmX出产的磁盘交货量达1亿张,盘片价值3亿美元,磁介质设备价值15亿美元。 便携式计算机的首要特性是巩固性,尤其是笔记本电脑更着重其巩固耐用性。便携式计算机硬盘的开展趋势是运用玻璃和玻璃—陶瓷制成的2.5in盘片。1998年该商场份额约占硬盘商场的10%。 表2列出了2001年前后的磁介质设备商场规划。观察家估计跟着因特网和厂商网数据流量的添加, 现在的厂商效劳器(7200r/min)还会向更高速的效劳器开展。厂商效劳器和便携式计算机是钛硬盘的最大商场。台式机将来会被便携机(笔记本电脑)逐渐替代。[next] 表2磁介质设备商场规划 *106个/a 产 品 1999 2000 2001 2002 10000r/min效劳器用: 高密度数据记载(HDD)设备 5.9 13.2 22 32.4 磁介质设备 38 73 109 140 盘片 53 99 147 184 厂商效劳器(7200r/min)用磁介质设备 118 127 143 171 一切95mm的盘片 460 477 494 519 跟着磁盘驱动器的开展,高功能的盘片和磁介质设备会在以下商场中得到运用: 1、汽车工业;2、因特网/有线电视;3、音频/视频运用:4、便携式设备,如导航器用数字照相机和电话。