ما هو المبدأ والحالة الفنية لعملية تنقية الفاناديوم-الخاصة بأنابيب سبائك التيتانيوم Gr5؟

سبائك التيتانيوم Gr5 (Ti‑6Al‑4V).يتميز بخصائص شاملة ممتازة ويعمل بمثابة الركيزة الأنبوبية الرئيسية لقطاعات المعدات المتطورة. كعنصر صناعة السبائك، يمكن للفاناديوم تحسين أداء المواد. ومع ذلك، فإن شوائب الفاناديوم والفاناديد الحرة تميل إلى التشكل أثناء الصهر، مما يؤدي إلى انخفاض أداء الأنابيب. ولذلك، يعد تكرير إزالة الفاناديوم عالي الكفاءة أمرًا بالغ الأهمية لضمان جودة الأنبوب.

 

 

يتم تصنيع أنابيب سبائك التيتانيوم Gr5 باستخدام رابع كلوريد التيتانيوم الخام كمواد خام عن طريق الكلورة والتكرير والاختزال والتزوير والدرفلة. توجد شوائب الفاناديوم بشكل رئيسي في أشكال VOCl₃ وVCl₄، الناشئة من رابع كلوريد التيتانيوم الخام.

 

فرق نقطة الغليان بين شوائب الفاناديوم وTiCl₄ هو حوالي 10 درجة فقط، مع معامل فصل قدره 1.22. لا يمكن للتصحيح التقليدي أن يحقق فصلها، لذلك يتم اعتماد طرق التعديل الكيميائي على نطاق واسع في الصناعة لإزالة الفاناديوم.

 

1. مبدأ العملية

تتم إضافة عوامل اختزال أو عوامل معقدة أو مرسبات لتحويل الفاناديوم عالي التكافؤ إلى رواسب الفاناديوم ذات نقطة غليان عالية ضعيفة الذوبان. تتم بعد ذلك تنقية TiCl₄ من خلال فصل المادة الصلبة والسائلة للتحكم في الشوائب عند المصدر.

 

2. هدف العملية

الهدف ليس تجريد الفاناديوم تمامًا، ولكن الاحتفاظ بالفاناديوم المرتبط كيميائيًا المطلوب للسبيكة وتثبيت إجمالي محتوى الفاناديوم في حدود 3.5% - 4.5%. يجب التخلص من الفاناديوم والفاناديدات الحرة الضارة لمنع تشقق الأنابيب وكذلك تدهور القوة ومقاومة التآكل الناجم عن فصل الشوائب.

 

 

1. إزالة الأسلاك النحاسية الفاناديوم

عملية معالجة دقيقة تقليدية تنطبق على أنابيب التيتانيوم Gr5 عالية الجودة صغيرة الحجم. عند درجة حرارة 80-120 درجة، تقلل الأسلاك النحاسية VOCl₃ وVCl₄ لتوليد رواسب الفاناديوم، وتتم إزالة الشوائب عن طريق فصل المادة الصلبة عن السائل.

المزايا: انتقائية جيدة، ودقة عالية في إزالة الفاناديوم؛ المنتجات تلبي معايير الطيران. معدات بسيطة ومستقرة.

العيوب: ارتفاع تكلفة المواد الاستهلاكية، وانخفاض القدرة الإنتاجية؛ المنتجات الثانوية للنفايات الخطرة؛ مناسبة فقط للإنتاج العسكري والفضائي بكميات صغيرة.

 

2. إزالة الزيوت المعدنية الفاناديوم

العملية الصناعية السائدة المناسبة للإنتاج المستمر على نطاق واسع. تتم إضافة الزيت المعدني الخفيف عند درجة حرارة 90-110 درجة لتقليل الفاناديوم عالي التكافؤ وفي نفس الوقت إزالة الشوائب المعدنية المتعددة، تليها التنقية عن طريق التصحيح والترشيح.

المزايا: مواد خام منخفضة التكلفة، وقدرة إنتاجية مستمرة، وقدرة كبيرة وتكلفة شاملة منخفضة.

العيوب: متطلبات صارمة للتحكم في المعلمات؛ مخاطر بقايا النفط والقشور وانسداد الأنابيب؛ تم اعتمادها على نطاق واسع من قبل الشركات المصنعة المحلية الكبيرة والمتوسطة الحجم للتيتانيوم.

 

3. إزالة كبريتيد الهيدروجين والفاناديوم

يتم تطبيق عملية اختزال الطور الغازي على المواد الخام وأنابيب التيتانيوم ذات الدرجة المتوسطة إلى المنخفضة. يتم إدخال H₂S عند 80-100 درجة لترسيب الفاناديوم والشوائب المعدنية الجزئية.

المزايا: عملية بسيطة، رد فعل سريع، استثمار منخفض في المعدات.

العيوب: H₂S شديد السمية والتآكل، وارتفاع تكلفة حماية البيئة؛ فقدان المواد الخام من التيتانيوم، وأداء المنتج النهائي المتواضع؛ ويجري التخلص التدريجي منها في المجالات الراقية.

 

4. إزالة الأحماض الدهنية الفاناديوم

عملية الحد من البشرة الخضراء الجديدة. توفر الأحماض الدهنية غير المشبعة نشاطًا أعلى لإزالة الفاناديوم. يتحول الفاناديوم عالي التكافؤ إلى رواسب معقدة من الفاناديوم ضعيفة الذوبان.

المزايا: تلوث منخفض، عدم وجود منتجات شديدة السمية، مواد خام قابلة لإعادة التدوير، أداء مناسب لإزالة الفاناديوم.

العيوب: التكنولوجيا غير الناضجة، الكواشف الباهظة الثمن، ظروف التفاعل الحساسة، الميل إلى التكتل؛ ولا يزال في مرحلة التجارب الصناعية.

 

 

1. المشهد الفني الصناعي

تتواجد عمليات إزالة الفاناديوم المتعددة معًا لإنتاج أنابيب التيتانيوم Gr5 محليًا. تتبنى الشركات المصنعة الكبرى طريقة الزيوت المعدنية في الإنتاج الضخم؛ ويتم استخدام طريقة الأسلاك النحاسية في المنتجات الراقية ذات التوجه العسكري لتحقيق درجة نقاء عالية؛ وتطبق المؤسسات الخاصة الصغيرة والمتوسطة طريقة كبريتيد الهيدروجين وكانت النتائج متواضعة عموماً. لا يزال تصنيع العملية المعتمدة على الأحماض الدهنية الخضراء قيد البحث. تتميز العمليات المتطورة في الخارج بالتحكم الذكي والدقة الفائقة في إزالة الفاناديوم. إن التحسين المستمر للعمليات المعتمدة على الزيوت المعدنية المحلية يؤدي إلى تضييق الفجوة التقنية.

 

2. الاختناقات الفنية القائمة

لا توجد عملية مثالية متاحة وكل طريق تقني له عيوبه. يمكن للتقنيات الحالية فقط إزالة عناصر الفاناديوم بدلاً من تنظيم أنواع الفاناديوم، مما يؤدي إلى أداء غير مستقر للأنبوب. إن ضعف استخلاص المنتجات الثانوية، مثل خبث الفاناديوم، يفرض ضغوطاً شديدة على حماية البيئة. وتعتمد المؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم في الغالب على الضبط اليدوي للمعلمات، مما يؤدي إلى تقلبات واضحة في المنتجات من دفعة إلى أخرى.

 

3. اتجاهات التطور الفني

التخلص التدريجي من عملية كبريتيد الهيدروجين شديدة التلوث وتطوير عوامل اختزال خضراء تتمثل في الأحماض الدهنية؛ إنشاء أنظمة كشف على الإنترنت وأنظمة تحكم أوتوماتيكية في حلقة مغلقة؛ تعزيز استعادة الموارد من المنتجات الثانوية؛ تطوير عمليات مركبة لتحقيق التوازن بين قدرة الإنتاج الضخم والجودة العالية النقاء، وذلك لتحقيق التصنيع على نطاق واسع لأنابيب التيتانيوم الراقية.

 

 

 

باعتبارها شركة مصنعة مباشرة بدون تكاليف وسيط، فإن Ruihang متخصصة في البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات. نقوم بشكل رئيسي بتصنيع منتجات التيتانيوم، مثل ألواح التيتانيوم، والصفائح، والقضبان، والأسلاك، والأنابيب، والمطروقات. تتوفر مجموعة كاملة من منتجات التيتانيوم، بما في ذلك الصف 1-4، الصف 5، الصف 7، الصف 9، الصف 12، الصف 23 وما إلى ذلك. فريق المبيعات لدينا على أهبة الاستعداد لتزويدك بالدعم المخصص. إذا كانت لديك احتياجات شراء في متناول اليد، فلا تتردد في الاتصال بنا:Sam.Rui@bjrh-titanium.com