למה טיטניום כל כך יקר?

כולנו יודעים שטיטניום הוא יקר, אבל למה הוא יקר? חומרי הגלם יקרים, כלומר טיטניום ספוג יקר. אם כבר מדברים על טיטניום וסגסוגות טיטניום, עלינו להזכיר טיטניום ספוג. טיטניום ספוג הוא חומר הגלם לייצור טיטניום וסגסוגות טיטניום. ללא טיטניום ספוג, לא יהיו טיטניום וסגסוגות טיטניום.

טיטניום ספוג מגיע בעיקר משני סוגים של מינרלים:

1) רוטיל הוא מינרל צהוב עד חום אדמדם, שהמרכיב העיקרי בו הוא TiO2, והוא מכיל גם כמות מסוימת של ברזל, ניוביום וטנטלום.

2) אילמניט, הנוסחה המולקולרית התיאורטית היא FeTi03, אשר התוכן התיאורטי של TiO2 הוא 52.63%. אילמניט בטבע יכול להיחשב כפתרון מוצק המורכב מ-FeO-TiO2 ותחמוצות טומאה אחרות.

בשנת 1940, המדען מלוקסמבורג WJKroll השתמש במגנזיום כדי להפחית את TiCl4 לייצור טיטניום טהור. מאז, שיטת הפחתת המגנזיום (הידועה גם כשיטת Kroll) ושיטת הפחתת הנתרן (הידועה גם כשיטת האנטר) הפכו לשיטות התעשייתיות העיקריות לייצור טיטניום ספוג. שימו לב שהייצור כאן הוא "טיטניום ספוג" הנקרא גם "טיטניום נקבובי". תהליך הייצור של ספוג טיטניום כולל בעיקר את השלבים הבאים: אילמניט - כרייה - רטיית עפרות - תרכיז טיטניום - העשרה - חומר עשיר בטיטניום - הכלרה - זיקוק TiC גולמי1 - - הפחתת מגנזיום TiC1 - טהורה - ריסוק - סיווג - ערבוב - ספוג טיטניום.

ארבעת התהליכים האחרים להלן הם תהליכי מפתח.

1) תהליך הכלור: זהו השלב העיקרי בייצור טיטניום טטרכלוריד. שיטות ספציפיות כוללות הכלרה רותח, הכלרת מלח מותך והכלרת תנור אנכי. כלור רותח היא השיטה הנפוצה ביותר כיום. באמצעות פעולת גז בטמפרטורה גבוהה וכלור, חומר עשיר בטיטניום מגיב עם חומר מפחית פחמן מוצק לייצור טיטניום טטרכלוריד. הכלרה של מלח מותך והכלת תנור אנכי השתמשו במדיום מלח מותך ובתנור הכלרה אנכי לתגובת הכלרה בהתאמה.

2) תהליך זיקוק: טיטניום טטרכלוריד צריך להיות מזוקק ולטהר כדי להסיר זיהומים עם נקודת רתיחה גבוהה ונקודת רתיחה נמוכה. שיטות הזיקוק הנפוצות כוללות זיקוק ושיטות כימיות. שיטת הזיקוק משתמשת במגדל זיקוק שסתומים צף יעיל, בעוד השיטה הכימית משתמשת באבקת אלומיניום להסרת ונדיום ושיטות נוספות.

3) תהליך הפחתה-זיקוק: טיטניום טטרכלוריד מזוקק מגיב עם מתכת מגנזיום מותכת בטמפרטורה גבוהה כדי ליצור מתכת טיטניום דמוי ספוג ומגנזיום כלוריד מותך. לאחר מכן, מגנזיום כלורי ומגנזיום עודף בספוג הטיטניום מוסרים על ידי זיקוק ואקום כדי לקבל טיטניום טהור.

4) תהליך מגנזיום אלקטרוליטי: מגנזיום אלקטרוליטי הוא אחד משלבי המפתח בייצור ספוג טיטניום. תאים אלקטרוליטיים רב-קוטביים ותאי אלקטרוליטי מגנזיום נטולי מחיצות נמצאים בשימוש נרחב בחו"ל, בעוד שהטכנולוגיה המקומית היא אחורנית יחסית, וכתוצאה מכך צריכת חשמל גבוהה וצריכת כלור. בשנים האחרונות, מפעלים מקומיים חדשים אימצו בהדרגה תאים אלקטרוליטיים מתקדמים בקנה מידה גדול, ששיפרו את טכנולוגיית הייצור והפחיתו עלויות.

מחיר ספוג טיטניום חומר הגלם הגיע ל-2,700 דולר לטון בשנים 2005 ו-2006. מאוחר יותר, עם פריצת הדרך של צווארי בקבוק טכניים בחומרי גלם, הכלרה, זיקוק ואלקטרוליזה של ייצור ספוג טיטניום. בסביבות 2017, מחירו של ספוג טיטניום הותאם ל-1,100 דולר ארה"ב לטון. עד 2024, המחיר של ספוג טיטניום הראה מגמה של "פתיחה גבוה ויורד נמוך". מחיר ספוג טיטניום היה גבוה בתחילת השנה, אך עם שינויים בהיצע ובביקוש בשוק, המחיר ירד בהדרגה. עד כה, המחיר של ספוג טיטניום ירד בכ-$7,000/טון, והגיע לשפל היסטורי חדש.

אפילו בנקודה הנמוכה ביותר, המחיר של ספוג טיטניום הוא עדיין 6 דולר לק"ג. מכיוון שספוג טיטניום הוא יקר, טיטניום וסגסוגות טיטניום הם יקרים. תהליך הייצור והזיקוק של ספוג טיטניום הוא מסובך מאוד. תהליך הייצור דורש גם ציוד בטמפרטורה גבוהה, זולל אנרגיה גבוהה וסביבת ואקום. הגידול בעלויות האנרגיה משפיע ישירות גם על מחירו הגבוה. זה גורם למחיר של סגסוגות טיטניום להישאר גבוה.

תגיות פופולריות: למה טיטניום כל כך יקר?, סין למה טיטניום כל כך יקר? יצרנים, ספקים, מפעל