Qual é o princípio e o status técnico do refino de{0}remoção de vanádio para tubos de liga de titânio Gr5?

Liga de titânio Gr5 (Ti‑6Al‑4V)possui excelentes propriedades abrangentes e serve como substrato de tubo principal para setores de equipamentos de última geração. Como elemento de liga, o vanádio pode otimizar o desempenho do material. No entanto, impurezas livres de vanádio e vanadito tendem a se formar durante a fundição, o que degrada o desempenho dos tubos. Portanto, o refino de remoção de vanádio de alta eficiência é fundamental para garantir a qualidade do tubo.

 

 

Os tubos de liga de titânio Gr5 são fabricados usando tetracloreto de titânio bruto como matéria-prima por meio de cloração, refino, redução, forjamento e laminação. As impurezas de vanádio existem principalmente nas formas de VOCl3 e VCl4, provenientes do tetracloreto de titânio bruto.

 

A diferença de ponto de ebulição entre as impurezas de vanádio e o TiCl₄ é de apenas cerca de 10 graus, com um coeficiente de separação de 1,22. A retificação convencional dificilmente consegue sua separação, por isso métodos de modificação química são amplamente adotados na indústria para remoção de vanádio.

 

1. Princípio do Processo

Agentes redutores, agentes complexantes ou precipitantes são adicionados para converter vanádio de alta valência em precipitados de vanádio de alto ponto de ebulição pouco solúveis. O TiCl₄ é então purificado através da separação sólido-líquido para controlar as impurezas na fonte.

 

2. Objetivo do Processo

O objetivo não é remover completamente o vanádio, mas reter o vanádio quimicamente ligado necessário para a liga e estabilizar o teor total de vanádio entre 3,5% e 4,5%. Vanádio e vanadídeos livres de danos devem ser eliminados para evitar rachaduras no tubo, bem como deterioração da resistência e resistência à corrosão causada pela segregação de impurezas.

 

 

1. Remoção de vanádio com fio de cobre

Um processo tradicional de tratamento fino aplicável a pequenos lotes de tubos de titânio Gr5 de alta qualidade. A 80-120 graus, os fios de cobre reduzem VOCl₃ e VCl₄ para gerar precipitados de vanádio, e as impurezas são removidas por separação sólido-líquido.

Vantagens: Boa seletividade, alta precisão na remoção de vanádio; os produtos atendem aos padrões da aviação; equipamento simples e estável.

Desvantagens: Alto custo de consumíveis, baixa capacidade de produção; subprodutos de resíduos perigosos; adequado apenas para produção militar e aeroespacial de pequenos lotes.

 

2. Remoção de óleo mineral vanádio

Processo industrializado convencional adequado para produção contínua em grande escala. O óleo mineral leve é ​​adicionado a 90-110 graus para reduzir o vanádio de alta valência e remover simultaneamente múltiplas impurezas metálicas, seguido de purificação via retificação e filtração.

Vantagens: Matérias-primas de baixo custo, capacidade de produção contínua, grande capacidade e baixo custo abrangente.

Desvantagens: Requisitos rigorosos para controle de parâmetros; riscos de resíduos de óleo, incrustações e entupimento de tubulações; amplamente adotado por fabricantes nacionais de titânio de grande e médio porte.

 

3. Remoção de sulfeto de hidrogênio e vanádio

Processo de redução de fase gasosa aplicado a matérias-primas e tubos de titânio de grau médio a baixo. H₂S é introduzido a 80-100 graus para precipitar vanádio e impurezas metálicas parciais.

Vantagens: Operação simples, reação rápida, baixo investimento em equipamentos.

Desvantagens: H₂S altamente tóxico e corrosivo, alto custo de proteção ambiental; perda de matérias-primas de titânio, desempenho medíocre do produto acabado; sendo gradualmente eliminado em campos de alta qualidade.

 

4. Remoção de ácido graxo vanádio

Novo processo verde de redução da complexação. Os ácidos graxos insaturados proporcionam maior atividade de remoção de vanádio. O vanádio de alta valência é convertido em precipitados de complexo de vanádio pouco solúveis.

Vantagens: Baixa poluição, sem produtos altamente tóxicos, matérias-primas recicláveis, desempenho favorável na remoção de vanádio.

Desvantagens: Tecnologia imatura, reagentes caros, condições de reação sensíveis, tendência de aglomeração; ainda em fase de testes industriais.

 

 

1. Cenário Técnico Industrial

Vários processos de remoção de vanádio coexistem para a produção doméstica de tubos de titânio Gr5. Os grandes fabricantes adotam o método do óleo mineral para produção em massa; o método do fio de cobre é utilizado em produtos de ponta de orientação militar para atingir alta pureza; as pequenas e médias empresas privadas aplicam o método do sulfeto de hidrogénio com resultados geralmente medíocres. A industrialização do processo baseado em ácidos graxos verdes ainda está em pesquisa. Os processos internacionais de alta qualidade apresentam controle inteligente e precisão superior na remoção de vanádio. A otimização contínua dos processos nacionais à base de óleo mineral está a reduzir a lacuna técnica.

 

2. Gargalos técnicos existentes

Nenhum processo perfeito está disponível e cada rota técnica tem suas desvantagens. As tecnologias atuais só podem remover elementos de vanádio em vez de regular a especiação de vanádio, levando a um desempenho instável do tubo. A má recuperação de subprodutos, como a escória de vanádio, acarreta uma forte pressão em matéria de proteção ambiental. As pequenas e médias empresas dependem principalmente do ajuste manual dos parâmetros, resultando em flutuações proeminentes dos produtos entre lotes.

 

3. Tendências de Desenvolvimento Técnico

Eliminar progressivamente o processo altamente poluente de sulfureto de hidrogénio e desenvolver agentes redutores verdes representados pelos ácidos gordos; estabelecer sistemas de detecção on-line e controle automático de circuito fechado; promover a recuperação de recursos de subprodutos; desenvolver processos compostos para equilibrar a capacidade de produção em massa e a qualidade de alta pureza, de modo a realizar a fabricação em larga escala de tubos de titânio de alta qualidade.

 

 

 

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