9648

9648

استحصال تيتانيم از اكسيد آن به روش اكسيژن-زدايي الكتروليتي بر اساس فرآيند FFC

كارشناسي ارشد

مواد-متالورژي گرايش استخراج فلزات

زمستان 1390

زمستان 1390

دكتر مسعود گودرزي - دكتر مرتضي تميزي¬فر

چكيده روش صنعتي توليد تيتانيم احياء ¬¬¬TiCl4 بوسيله منيزيم است. اين روش، فرآيندي گران¬ قيمت، آلاينده¬ي محيط زيست، زمان¬بر و كم¬بازده مي¬باشد. خصوصيات روش توليد صنعتي تيتانيم در حال حاضر به¬گونه¬اي نامطلوب است كه مصرف فلز تيتانيم را، عليرغم خواص استحكام بالا، مقاومت به¬خوردگي خوب و وزن كم، محدود كرده است، درحالي كه اين فلز از نظر فراواني نهمين عنصر فراوان در پوسته¬ي زمين بوده و فراواني آن از فلزاتي مانند مس، روي و سرب بسيار بيشتر است. كاربرد عمده اين فلز در صنايع نظامي¬، هوايي و تسليحاتي مي¬باشد. با هدف تغيير روند استخراج اين فلز و دستيابي به فرآيندي مشابه توليد صنعتي آلومينيوم براي تيتانيم، طرح¬هاي مختلفي ارائه شده است. از سال 2000 روشي با نام فرآيندFFC براي احياء دي¬اكسيد تيتانيم بطور مستقيم و تحصيل تيتانيم فلزي ارائه شده است كه توجه بسياري از محققان و صنعت-گران را به خود جلب نموده است. در اين تحقيق دي¬اكسيد تيتانيم به صورت قرص متخلخل و يا فوم ميله¬اي شكل تهيه و زينتر شده، و در الكتروليت نمك مذاب كلريد كلسيم با شرايط دما، زمان و ولتاژ كنترل شده الكتروليز مي¬شود. عمليات در محفظه¬اي تحت اتمسفر گاز بي¬اثر آرگون انجام گرديد. نمودارهاي جريان الكتريكي- زمان در شرايط ولتاژ ثابت جهت بررسي روند الكتروليز و واكنش¬هاي صورت گرفته با بررسي محصولات، رسم شده و در كنار آن محصولات مورد آناليز XRD قرار گرفته¬اند. تا تركيبات تشكيل شده از فرآيند الكتروليز در محصول نهايي شناسايي شوند. ميزان فازهاي تشكيل شده محاسبه شده و ساختار ميكروسكوپي محصولات توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي گرديده است. با استفاده از منابع موجود شرايط الكتروليزي كه بعنوان شرايط مبدأ در نظر گرفته شد عبارتند از اختلاف پتانسيل 3 ولت، درجه حرارت⁰C 900 و زمان الكتروليز 8 ساعت. با تغيير اين سه متغير به¬صورت مثبت و منفي 7 دسته شرايط براي آزمايش¬ها در نظر گرفته شده كه با انجام آزمايش با شرايط 3ولت، ⁰C 900 و 8 ساعت مابقي آزمايش¬ها ولتاژ را بصورت 5/0 ولت، دما را بصورت ⁰C 100و زمان را بصورت 2 ساعت افزايش و كاهش داده و در هر آزمايش ديگر عوامل ثابت در نظر گرفته شده اند. با توجه به نتايج بدست آمده از محصولات آزمايش¬ها بهترين شرايط الكتروليز(ولتاژ 3.5 ولت، دماي⁰C 900 و زمان 8 ساعت) براي بدست آوردن بيشترين محصول شرايط آزمايشي ولتاژ بالاتراز ولتاژ تجزيه نمك مذاب، دماي ⁰C 1000 و زمان الكتروليز بالاتر از 10 ساعت نتيجه شده است. كه هرچه زمان واكنش افزايش يابد محصول خالص¬تر حاصل مي¬آيد. واژه‌هاي كليدي: فرآيند FFC، اكسيژن¬زدايي الكتروليتي تيتانيم، قرص متخلخل، الكتروليز در نمك مذاب كلريد كلسيم