Produkcja tytanu w Rosji
Tytanowi nakazano przetrwać dzięki zachodnim inwestycjom
Rosyjski przemysł tytanowy, który po upadku Unii i realizacji programów konwersji został pozbawiony surowców i konsumentów, próbuje rozwiązać swoje problemy. Czasem sami, czasem z pomocą państwa. Niedawno Wiktor Czernomyrdin podpisał rozkaz nr 892-r w sprawie zestawu pilnych środków mających na celu zachowanie i rozwój produkcji tytanu w Rosji w ramach ukierunkowanego programu federalnego (1993-2002). W tym dokumencie skupiono się na przyciąganiu inwestycje zagraniczne objęte gwarancjami państwowymi rządu rosyjskiego. Kommersant analizuje sytuację w rosyjskim przemyśle tytanowym.

Historia rozwoju przemysłu
W latach 1960-1990 w ZSRR powstał największy na świecie przemysł tytanowy. Na początku lat 90. wielkość produkcji tytanu i jego stopów w Unii przekroczyła łączny poziom produkcji w USA, Japonii, Anglii, Niemczech, Francji i Chinach. Przemysł tytanowy byłego ZSRR został zaprojektowany na skalę całego narodowego kompleksu gospodarczego Unii. Wydobycie i wzbogacanie rud zawierających tytan koncentruje się na Ukrainie, produkcja stopów prowadzona jest na Ukrainie i w Tadżykistanie. 40% produkcji gąbek tytanowych odbywa się w Rosji (zakłady tytanowo-magnezowe Bereznyakovsky, obecnie JSC AVISMA), 40% w Kazachstanie (zakłady tytanowo-magnezowe w Ust-Kamenogorsku) i 20% na Ukrainie (zakłady w Zaporożu). Wlewki tytanowe i półprodukty były produkowane głównie w Rosji w Stowarzyszeniu Produkcji Metalurgicznej Wierchnesaldinskiego (VSMPO), Biełokalitwińskim, Stupińskim i innych przedsiębiorstwach. W podstawowym przedsiębiorstwie branży - VSMPO - w 1989 roku wyprodukowano 105 tysięcy ton wyrobów. Głównym konsumentem metalu w ZSRR był przemysł obronny - produkcja samolotów i rakiet, inżynieria kosmiczna i przemysł stoczniowy. Jeszcze na początku lat 90. aż 75–78% produkcji VSMPO przypadło na potrzeby kompleksu obronno-lotniczego.
Po rozpadzie ZSRR Rosja, główny konsument tytanu i jego stopów (odpowiadała za 72,5% zużycia ZSRR), została praktycznie pozbawiona własnych źródeł surowców tytanowych. Obecnie rosyjski przemysł tytanowy reprezentowany jest przez dwa główne przedsiębiorstwa - JSC AVISMA (produkcja gąbki tytanowej) i VSMPO (wlewki, stopy i półprodukty). Trudną sytuację pogorszył fakt, że w krajach WNP (Ukraina i Tadżykistan) zaczęto rozwijać własne programy na rozwój przemysłu tytanowego. W związku z tym dostawy surowców, koncentratów i gąbki tytanowej do Rosji systematycznie maleją. Jedyny producent gąbki tytanowej w Rosji, fabryka Bereznyakovsky, która otrzymuje surowce z Ukrainy, jest w stanie „pokryć” tylko około 40% przyszłych potrzeb. W 1994 r. produkcja gąbki tytanowej w Rosji stanowiła nieco ponad 30% poziomu z 1989 r.
Od początku konwersji zużycie tytanu i jego stopów znacznie spadło. W 1994 r. popyt na metal w głównych cywilnych gałęziach przemysłu konsumenckiego, w porównaniu z 1989 r., w samym kompleksie lotniczym spadł o 50%. Sektor lotniczy, który kiedyś stanowił 55% struktury sprzedaży VSMPO, spadł do 10-15%. W rezultacie pod koniec 1994 r. wielkość produkcji spadła do 18-20% poziomu z lat 1989-1990. VSMPO wyprodukowało zaledwie 17 tysięcy ton wyrobów tytanowych. Zarząd firmy wyraża poważne zaniepokojenie zmniejszeniem bazy surowcowej. Co więcej, związek między nimi Rosyjskie przedsiębiorstwa Przemysł tytanowy, powiązany w jeden łańcuch technologiczny, jest dość złożony. AVISMA JSC dostarcza VSMPO gąbkę tytanową do dalszego przetwarzania, ale dziś ten schemat zawodzi - AVISMA chce sprzedawać swoje produkty za pieniądze (najlepiej z zaliczką), a VSMPO nie zawsze może spełnić te warunki.
W ciągu ostatniego roku lub dwóch JSC AVISMA eksportuje około 40% swoich produktów. VSMPO musi wykorzystywać inne możliwości pozyskania surowców, na przykład niesprzedane salda. Faktem jest, że produkty tytanowe miały znaczenie strategiczne i dlatego ich rezerwy zgromadzono w rezerwie państwowej. W ostatnie lata rezerwy te zostały sprzedane m.in. do VSMPO. To prawda, że rezerwy państwowe nie są nieograniczone.

W Rosji są produkty, ale nie ma rynku
Problemy rosyjskiego przemysłu tytanowego są dość typowe dla wielu branż: nie ma surowców i nie ma rynku zbytu. Należy zauważyć, że przedsiębiorstwa samodzielnie sprzedają swoje produkty i odnoszą w tym spore sukcesy. JSC AVISMA eksportuje prawie połowę swoich produktów. Kurczący się rynek krajowy zmusił VSMPO do skupienia wysiłków na rozwoju programów eksportowych. Struktura rosyjskiego eksportu wyrobów tytanowych znacznie różni się od struktury eksportu krajów rozwiniętych. W USA i Japonii około 80% dostaw zewnętrznych stanowią produkty gotowe (towary wysoko przetworzone), w Rosji 80% to półprodukty (wlewki, kęsy i kęsy), a tylko 20% to rury, blachy, kęsy, pręty. Niemniej jednak w 1994 r. VSMPO zdołało wyeksportować 3800 ton wyrobów tytanowych (dwa razy więcej niż w 1993 r.) i zajęło trzecie miejsce po USA i Japonii. Lista konsumentów powiększyła się do 33 firm z USA, Japonii i Europy. W 1992 roku udział eksportu w całkowitej sprzedaży VSMPO wyniósł 12% (2 miliony dolarów), w 1994 - 35% (58 milionów dolarów), a w 1995 powinien wzrosnąć do 60-65% (100 milionów dolarów).
VSMPO przywiązuje dużą wagę do certyfikacji produktów. Jak ujął to w przenośni dyrektor ds. jakości i certyfikacji VSMPO Anatolij Stroszkow, certyfikat produktu jest kluczem do drzwi do lokalu, w którym znajduje się targ. Już w 1991 roku firma rozpoczęła tworzenie systemu zapewnienia jakości spełniającego wymagania międzynarodowych standardów. Do tej pory VSMPO certyfikowało niektóre typy produktów. Na przykład produkty dla przemysłu stoczniowego posiadają certyfikat Lloyds Register Surveyor (Wielka Brytania). Głównym przeznaczeniem tytanu jest przemysł lotniczy, dlatego główne prace certyfikacyjne prowadzone są konkretnie przy produkcji produktów dla tego obszaru. Tutaj system certyfikacji różni się nieco od innych - przeprowadza go konsument. VSMPO współpracuje z trzema wiodącymi producentami silników lotniczych na świecie – Rolls Royce, General Electric i Pratt & Whitney. Rolls Royce, po długiej procedurze certyfikacji produktów VSMPO, wyprodukował zamówienie w przedsprzedaży na dostawę dwóch ton pręta tytanowego o średnicy 30 mm do tłoczenia łopatek sprężarek silników lotniczych. Zdaniem menadżerów firmy General Electric Aircraft Engines, która zakończyła już certyfikację, a także złożyła zamówienie na dostawę prętów do ostrzy tłoczących, VSMPO „spełnia rygorystyczne wymagania, jakie firma stawia współpracującym z nami firmom, i mamy przyjemność włączyć go do grona naszych międzynarodowych dostawców”. VSMPO posiada umowę na realizację takich prac z amerykańską firmą Pratt & Whitney, dzięki której VSMPO będzie mogło stać się dostawcą dla 90% rynku lotniczych silników turbinowych na świecie.
Stowarzyszenie Verkhnesalda sprzedaje Boeingowi sztabki tytanu za pośrednictwem zagranicznych poddostawców. Trwają negocjacje w sprawie rozpoczęcia dostaw bezpośrednich. To prawda, że Boeing od bardzo dawna rozważa kwestie związane ze zmianą dostawców. Dlatego też jest mało prawdopodobne, aby w najbliższej przyszłości zapadły jakiekolwiek decyzje. Zamiar Boeinga dotyczący wykorzystania większej ilości tytanu w konstrukcjach swoich samolotów umożliwi VSMPO zwiększenie wolumenu dostaw sztabek, kęsisk i kęsów tytanu za pośrednictwem poddostawców amerykańskiego koncernu. Ponadto oczekuje się, że Boeing wkrótce będzie certyfikował półprodukty tytanowe otrzymywane bezpośrednio od VSMPO. Związek współpracuje również z Producenci europejscy samolotów, głównie z firmą Airbus Industrie, która produkuje Airbusy serii A-300. Obecność certyfikatów dała VSMPO podstawy do wymagania od klientów płacenia za produkty po cenach światowych. W większości przypadków zachodni nabywcy zgadzają się z tym.

Przedsiębiorstwa tytanowe szukają wyjścia z kryzysu
Rosyjski przemysł tytanowy stoi przed koniecznością stworzenia własnej bazy surowcowej i włączenia do eksploatacji nowych złóż. Problem surowcowy jest bardzo poważny i przedsiębiorstwa po prostu nie są w stanie same go rozwiązać. Od 1992 r. kierownictwo VSMPO samodzielnie i za pośrednictwem administracji regionalnej zwróciło się do władz federalnych z prośbą o pomoc ze strony przemysłu o strategicznym znaczeniu dla narodowego kompleksu gospodarczego Rosji. W 1992 r. Rząd federalny przyjął kompleksowy program rozwoju produkcji tytanu w Rosji. Ma na celu rozwiązanie problemów zaopatrzenia rosyjskiego przemysłu tytanowego we własne surowce, poprawę jakości wyrobów walcowanych i półfabrykatów do poziomu światowych standardów, stworzenie warunków dla bardziej ekonomicznego wykorzystania metalu na wszystkich etapach oraz zapewnienie wszystkim sektorom gospodarki narodowej półproduktami i półproduktami w całości.
Wielkość inwestycji na realizację działań przewidzianych w programie w cenach z 1991 r. szacuje się na 3,7209 miliardów rubli. Działania na odbudowę i techniczne doposażenie produkcji wlewków, kęsów i półproduktów ze stopów tytanu miały być realizowane poprzez pożyczkę spłacaną w drodze rocznych odpisów ze środków własnych (do 73% zysku netto) spółki przedsiębiorstw biorących udział w programie. Część kredytu w formie walutowej w wysokości 161 mln USD (w tym 15% cła importowego od wartości kontraktu) miała zostać przeznaczona na zakup importowanego sprzętu hutniczego w celu zapewnienia produkcji wysokiej jakości wyrobów walcowanych z tytanu stopy na poziomie światowych standardów. Jednakże program nie uruchamia się. Wynika to w dużej mierze z faktu, że lwia część środków miała pochodzić z budżetu państwa (2,9524 mld rubli – 79,35%). Reszta (0,7685 mld rubli – 20,65%) – poprzez pożyczki z banku państwowego.
Próby realizacji programu federalnego wyraźnie pokazały, że nie ma sensu polegać na finansowaniu rządowym. Państwo stara się wpoić przemysłowcom, że inwestycję można przyciągnąć lokując na nich swoje akcje otwarty rynek. Jednak w VSMPO, podobnie jak w wielu innych przedsiębiorstwach, dyrekcja boi się utraty kontroli nad zarządzaniem przedsiębiorstwem i nie wierzy w powagę intencji inwestorów strategicznych. Podczas prywatyzacji kierownictwo VSMPO nie pozwoliło inwestorom zewnętrznym na zakup akcji (największy z nich ma nie więcej niż 6%), żaden z nich nie wszedł do zarządu. Aby uniknąć wykupu akcji od pracowników firmy, przy stowarzyszeniu utworzono Związkową Spółkę Akcyjną Wierchniaja Salda, która skupiała prawie całą siłę roboczą. Inaczej jednak zachowuje się AVISMA JSC – duży pakiet jej akcji posiada Menatep Bank. Według dostępnych informacji Menatep wspólnie z przedsiębiorstwem opracował program inwestycyjny. Jednak dziś praktycznie nie jest to realizowane. Według niektórych doniesień wynika to z chęci uzyskania przez Menatep dodatkowych gwarancji zwrotu z zainwestowanych środków.
W VSMPO czekają z rzadką wytrwałością wsparcie państwa w ramach docelowego programu. Aby poszerzyć asortyment, poprawić jakość wyrobów tytanowych i ich konkurencyjność na rynku światowym, potrzebne są inwestycje – 65 mln dolarów na odbudowę i 108 mln dolarów na modernizację i wprowadzenie nowych technologii. Załóżmy, że udział sprzętu kontrolno-testującego w kosztach aktywnej części środków trwałych wynosi tylko 0,6%, chociaż zgodnie z międzynarodowym standardem wymagane jest 5-6%.
W wyniku regularnych wyjazdów służbowych do stolicy przedstawiciele stowarzyszenia Tytan utworzonego w Wierchniaja Salda osiągnęli określone decyzje rządu federalnego. Zarządzeniem premiera Wiktora Czernomyrdina rząd uznał potrzebę pozyskania zagranicznego kredytu inwestycyjnego w wysokości 65 mln dolarów w ramach własnej gwarancji na techniczne wyposażenie zakładów metalurgicznych Wierchnesaldinskiego stowarzyszenie produkcyjne. Ponadto Roskommetallurgy, przy udziale Ministerstwa Finansów Federacji Rosyjskiej, Wnieszekonombanku i VSMPO, otrzymała polecenie negocjacji z zagranicznymi wierzycielami w sprawie pozyskania pożyczki w wysokości 100 mln dolarów w latach 1995-1996. Zostaną one wykorzystane na projekt warunki finansowania w celu zwiększenia dostaw eksportowych wyrobów tytanowych głębszego przetworzenia. Jednocześnie Ministerstwo Gospodarki Federacji Rosyjskiej, Ministerstwo Finansów Federacji Rosyjskiej i Roskommetalurgia zobowiązane są w 1995 r. Do przeznaczenia środków z budżetu federalnego VSMPO i JSC AVISMA na utrzymanie zdolności mobilizacyjnych. W 1995 roku będą prowadzone negocjacje z właściwymi organizacjami Kazachstanu i Ukrainy w sprawie przygotowania projektów wieloletnich umów międzyrządowych o współpracy w dziedzinie przemysłu tytanowego, w tym o utworzeniu międzypaństwowych grup finansowo-przemysłowych.

VIKTOR Kommiersant-SMIRNOV, PETER Kommiersant-IVANOV

Tytan i jego stopy są cennymi stopami konstrukcyjnymi. Pod względem kombinacji właściwości przewyższają wiele stali stopowych i stopów metali. Produkcja tytanu metalicznego jest utrudniona ze względu na jego bardzo wysoką aktywność chemiczną w temp podwyższone temperatury. Tytan tworzy związki chemiczne i roztwory stałe z wieloma pierwiastkami. Dlatego produkcja tytanu wymaga specjalnych warunków, aby zapewnić odpowiednią czystość produkowanego metalu.

Aby uzyskać tytan, stosuje się metodę magnezowo-termiczną, która obejmuje następujące operacje:

otrzymywanie koncentratów tytanu;
produkcja żużla tytanowego;
produkcja czterochlorku tytanu;
redukcja czterochlorku tytanu magnezem;
separacja próżniowa masy reakcyjnej;
topienie gąbki tytanowej w piecach próżniowych.

Otrzymywanie koncentratów tytanu

Rudy tytanu poddawane są wzbogacaniu, w wyniku którego powstają koncentraty o wysokiej zawartości TiO 2. Najpopularniejszym surowcem do produkcji tytanu są rudy tytanowo-magnetytanowe, z których wyodrębnia się koncentrat ilmenitu zawierający 40 - 45% TiO 2, 30% FeO, 20% Fe 2 O 3 i 5 - 7% skały płonnej.

Produkcja żużla tytanowego

Głównym celem tego procesu jest oddzielenie tlenków żelaza od tlenku tytanu. W tym celu koncentrat ilmenitu topi się w mieszaninie z węglem drzewnym i antracytem w piecach elektrycznych, gdzie następuje redukcja tlenków żelaza i części tytanu zgodnie z reakcją:

3(FeO TiO 2) + 4C = 3Fe + Ti 3O 5 + 4CO

Zredukowane żelazo poddaje się nawęglaniu, tworząc żeliwo, które gromadzi się na dnie kąpieli piecowej, oddzielając się od reszty masy żużla ze względu na ich różnice środek ciężkości. Żeliwo i żużel wlewa się oddzielnie do form. Powstały żużel tytanowy zawiera 80–90% TiO 2 .

Produkcja czterochlorku tytanu

Do otrzymania tytanu metalicznego stosuje się chlorek tytanu, otrzymywany przez chlorowanie żużla tytanowego. W tym celu żużel tytanowy jest kruszony, mieszany z węglem i pakem węglowym, ponieważ proces chlorowania można skutecznie przeprowadzić tylko w obecności środka redukującego, i brykietowany po podgrzaniu do 800 ° C bez dostępu powietrza. Powstałe brykiety poddaje się chlorowaniu w specjalnych piecach. W dolnej części piekarnika znajduje się dysza węglowa, która po przejściu przez nią nagrzewa się. prąd elektryczny. Do pieca wprowadzane są brykiety z żużla tytanowego, a chlor przez dysze.

W temperaturze 800 – 1250°C w obecności węgla powstaje czterochlorek tytanu zgodnie z reakcją:

TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO

Jako produkty uboczne otrzymuje się także chlorki innych metali (FeCl 2, MnCl 2, CrCl 3 CaCl 2 itp.).

Ze względu na różnicę temperatur wrzenia powstałych chlorków, czterochlorek tytanu oddziela się i oczyszcza z pozostałych chlorków poprzez rektyfikację w specjalnych instalacjach.

Redukcja czterochlorku tytanu magnezem

Redukcja odbywa się w specjalnych reaktorach w temperaturach 950 – 1000°C. Do reaktora ładuje się surowy magnez, a po odpompowaniu powietrza i wypełnieniu komory reaktora argonem wprowadza się do niego czterochlorek tytanu w postaci pary. Proces redukcji tytanu przebiega według reakcji:

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2

Tytan metaliczny osadza się na ściankach, tworząc gąbczastą masę, a chlorek magnezu w postaci stopu uwalnia się przez otwór spustowy reaktora. W wyniku redukcji powstaje masa reakcyjna, którą jest gąbka tytanowa nasączona magnezem i chlorkiem magnezu, której zawartość sięga 35–40%.

Oddzielanie próżniowe masy reakcyjnej

Rozdzielanie przeprowadza się w celu oddzielenia gąbki tytanowej od magnezu i chlorku magnezu. Proces separacji polega na podgrzaniu masy reakcyjnej do temperatury 900 – 950°C uszczelnione urządzenie elektryczny piec grzewczy, w którym wytwarzana jest próżnia. W tym przypadku część chlorku magnezu usuwa się w postaci płynnej, a reszta chlorku magnezu i magnezu odparowuje. Po oczyszczeniu gąbkę tytanową wysyła się do stopienia.

Topienie gąbki tytanowej w próżniowych piecach łukowych. Główną metodą przetwarzania jej na wlewki jest topienie gąbki metodą przetapiania łukowego próżniowego. Próżnia w piecu chroni tytan przed utlenianiem i pomaga oczyścić go z zanieczyszczeń. Powstałe wlewki tytanowe są przetapiane w celu usunięcia defektów, wykorzystując je jako elektrody eksploatacyjne. Następnie czystość tytanu wynosi 99,6 - 99,7%. Po wtórnym przetopieniu wlewki poddaje się obróbce ciśnieniowej (kucie, tłoczenie, walcowanie).

Dwutlenek tytanu (tlenek tytanu, dwutlenek tytanu) to amfoteryczny nieorganiczny związek czterowartościowego tytanu z tlenem, który jest głównym produktem wydobycia rud tytanu. Dwutlenek jest nierozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach mineralnych, z wyjątkiem fluoru, który jest jednym z głównych czynników jego zastosowania w przemyśle.

Obecnie największymi firmami zajmującymi się produkcją dwutlenku tytanu są DuPont Titanium Technologies, National Titanium Dioxyde Co., Ltd. (Cristal), Huntsman Pigments, Tronox, Inc., Kronos Worldwide, Inc., Sachtleben Chemie GmbH, Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.

Według spółki ARTIKOL na koniec 2008 roku zdolność produkcyjna dwutlenku tytanu DuPont wynosiła 1 150 tys. ton rocznie, Cristal – 705 tys. ton rocznie, Hunstman – 659 tys. ton rocznie, Tronox – 642 tys. ton rocznie. Kronos – 532 tys. ton/rok, Sachtleben – 240 tys. ton/rok, Ishihara – 230 tys. ton/rok.

Według analizy TZMI obejmującej ponad 60 zakładów w 27 krajach (92% światowej produkcji dwutlenku tytanu w 2008 r.), najniższe koszty produkcji w 2008 r. odnotowano w Yanbu (Cristal Global) i Edge Moor (DuPont). Wśród dużych firm najwyższą rentownością charakteryzowały się w 2008 roku wszystkie fabryki DuPont (USA).

Technologie tytanowe DuPont

DuPont Titanium Technologies kontynuuje prace nad budową instalacji do produkcji dwutlenku tytanu w technologii chlorkowej o wydajności 200 tys. ton rocznie w Dongying (prowincja Shandong, Chiny). Przedstawiciele DuPont Titanium Technologies poinformowali, że budowa tego zakładu może zostać ukończona w ciągu 3-4 lat po uzyskaniu zgody władz chińskich. Głównym problemem związanym z budową tej instalacji jest rozwiązanie kwestii utylizacji odpadów, gdyż firma DuPont zamierza w tym zakładzie stosować wzbogacony koncentrat ilmenitu (inni producenci dwutlenku tytanu stosujący technologię chlorkową stosują koncentrat rutylu lub rutyl syntetyczny).

Planowane jest składowanie odpadów w studniach głębinowych, co budzi szereg pytań wśród chińskich organów wydających pozwolenia, dlatego też spółka nie uzyskała jeszcze pozwoleń środowiskowych na budowę tego zakładu. Ale firma jest bardzo zainteresowana budową fabryki w Chinach, ponieważ głównym trendem na rynku światowym jest przesunięcie centrum konsumpcji z Europy i Ameryka Północna do Azji, a koszty transportu firmy DuPont w przypadku dostaw do Azji w 2008 r. wzrosły do 20% całkowitego kosztu produktu. O wiele bardziej opłaca się dostarczać koncentrat ilmenitu z Australii do Chin i sprzedawać na tym rynku gotowy produkt, niż transportować surowce z Australii do USA, a następnie powstały pigment do Chin.

Kryształowy Global

Cristal Global (Arabia Saudyjska), podobnie jak DuPont, stosuje bezpośrednie chlorowanie koncentratów ilmenitu. Zakład firmy w Arabii Saudyjskiej wykorzystuje tanie zasoby energetyczne. Aby zrekompensować straty wynikające z zawieszenia nierentownych przedsiębiorstw we Francji i USA, Cristal Global zwiększył moce produkcyjne dwutlenku tytanu w zakładzie w Yanbu (Arabia Saudyjska) ze 100 tys. ton rocznie do 150 tys. ton rocznie (technologia chlorkowa) . Przedsiębiorstwo to, zdaniem przedstawicieli firmy, jest w stanie wyprodukować nawet do 180 tys. ton dwutlenku tytanu rocznie. Instalacja w Yanbu ma nie tylko najniższe koszty produkcji, ale także pozyskuje chlor po najniższej cenie. Pewnym problemem dla tego przedsiębiorstwa jest wzrost produkcji wodorotlenku sodu jako produktu ubocznego (na 1 tonę chloru - 1,1 tony wodorotlenku sodu). W Australii zakłady produkujące dwutlenek tytanu stosujące proces chlorkowy dostarczają producentom aluminium wodorotlenek sodu powstający jako produkt uboczny. Dla Cristal Global w zakresie dostarczania surowców zawierających tytan wielka wartość dokonał przejęcia australijskiej firmy surowcowej Bemax Resources Ltd. Jednocześnie doszło do skrzyżowania interesów w zakresie dostaw surowców z jej głównym konkurentem – firmą DuPont, która wcześniej zawarła przedwstępne umowy na dostawę surowców zawierających tytan od firmy Bemax. Należy zauważyć, że zakład Cristal Global w Thann (Francja) stał się największym przedsiębiorstwem na świecie pod względem wielkości produkcji ultradrobnych gatunków dwutlenku tytanu.

Kronos Worldwide Inc.

Kronos Worldwide Inc. podał, że za 9 miesięcy 2009 roku sprzedano 335 tys. ton dwutlenku tytanu, wyprodukowano 280 tys. ton. Na koniec drugiego kwartału 2009 roku stan magazynowy gotowe produkty Spółka miała równowartość niecałych dwóch miesięcy średniej sprzedaży i była niższa niż na koniec pierwszego kwartału i koniec 2008 roku.

Kronos produkuje ponad 40 gatunków dwutlenku tytanu, w tym modyfikację rutylu (w przedsiębiorstwach stosujących technologię chlorkową) dla przemysłu farb i lakierów, produkcji tworzyw sztucznych i papieru oraz modyfikację anatazem (metoda produkcji siarczanowa). W ciągu 10 lat firma zwiększyła swoje moce produkcyjne o 30% w wyniku modernizacji produkcji. W 2008 roku wykorzystanie mocy produkcyjnych w przedsiębiorstwach Spółki osiągnęło poziom 97%, w 2009 roku wykorzystanie mocy produkcyjnych szacuje się na 70-80%.

Firma Huntsman.

Firma Huntsman. jest właścicielem sześciu zakładów technologii siarczanów zlokalizowanych w Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Włoszech, Malezji i Republice Południowej Afryki oraz jednego zakładu technologii chlorków w Greatham w Wielkiej Brytanii. Należy zauważyć, że koszt produkcji dwutlenku tytanu w zakładzie w Greatham jest najniższy w Europie. Ponad 60% sprzedaży dwutlenku tytanu firmy Huntsman pochodzi z rynku europejskiego.

Huntsman zgodził się na początku 2009 roku otrzymać odszkodowanie za anulowanie fuzji z Herixon Specialty Chemicals Inc. Herixon zrezygnował z fuzji z Huntsmanem o wartości 10,6 miliardów dolarów pod koniec 2008 roku, powołując się na światowy kryzys finansowy i argumentując, że nowa jednostka będzie niewypłacalna. Huntsman zażądał odszkodowania od banków finansujących transakcję, Credit Suisse i Deutsche Bank, które wspierały Hericksona w konflikcie. Spółce udało się wygrać sprawę i uzyskać od banków odszkodowanie w wysokości 620 mln dolarów.

Firma Tronox.

Firma Tronox. (USA) wyprodukowała w 2008 roku 535 tys. ton dwutlenku tytanu. Firma produkuje 14 gatunków dwutlenku tytanu w technologii chlorkowej i 17 gatunków w technologii siarczanowej. Tronox po wydzieleniu z grupy Kerr-McGee Corp. w 2006 roku zgodził się zapłacić 100 milionów dolarów za prace związane z usuwaniem skutków zanieczyszczeń środowisko zamknięta instalacja do produkcji dwutlenku tytanu metodą siarczanową w USA.

Jak się jednak okazało, na wywiązanie się z podjętych zobowiązań środowiskowych potrzeba znacznie większej kwoty. Na początku 2009 roku, nie mogąc sobie poradzić z trudnościami finansowymi, Tronox wszczął postępowanie upadłościowe. W dniu 12 stycznia 2009 r. Tronox Incorporated i jej spółki zależne złożyły dobrowolny wniosek o reorganizację zgodnie z rozdziałem 11 amerykańskiego kodeksu upadłościowego. Tronox zwrócił się również do swojego byłego właściciela Kerr-McGee i obecnego właściciela Anadarko Petroleum Corp. - prosząc o pomoc, gdyż uważała, że w czasie podziału spółka-matka pozostawiła ją bez gotówki. Firmę publicznie poparł rząd USA, który oskarżył Kerr-McGee o próbę uchylenia się od odpowiedzialności za szkody dla środowiska.

CJSC „Krymski Tytan”

CJSC „Crimean Titan” (Krym) jest największym producentem dwutlenku tytanu na Półwyspie Krymskim.

W dniu 1 września 2008 roku utworzono spółkę joint venture Sachtleben (61% Rockwood Holdings, Inc. i 39% Kemira Oyi) w oparciu o zakłady produkcyjne dwutlenku tytanu Sachtleben Chemie GmbH (Duisburg, Niemcy) i Kemira Pigment Oy (Pori, Finlandia) ). Sachtleben Chemie GmbH w swoim zakładzie w Duisburgu (Niemcy) produkuje 50% anatazu dwutlenku tytanu, 35% modyfikacji rutylu, 15% gatunków specjalnych i produktów ubocznych. W zakładzie w Pori (Finlandia) 80% produkcji stanowi dwutlenek tytanu w postaci modyfikacji rutylu, 10% w postaci modyfikacji anatazu, 10% gatunków specjalnych i produktów ubocznych.

Firma specjalizuje się w dostawach specjalnych gatunków dwutlenku tytanu do matowania włókna syntetyczne, do produkcji farb drukarskich, włókna szklanego, katalizatorów, farmaceutyków, jako dodatki do kosmetyków i produktów spożywczych, do produkcji medycznych środków kontrastowych. Obydwa zakłady produkują również najdrobniejsze gatunki dwutlenku tytanu, dwutlenku nanotytanu i innych produktów na bazie tytanu (kwas metatytanowy, siarczan tytanylu, tytaniany). Rynki sprzedaży: 60% w Europie, po 20% w Ameryce i krajach Azji i Pacyfiku. Rockwood Holdings, Inc. Po utworzeniu spółki joint venture pomiędzy Sachtleben i Kemira zajmującej się produkcją dwutlenku tytanu, spółka zwiększyła przychody ze sprzedaży tego pigmentu do 303,3 mln USD w pierwszej połowie 2009 roku.

Tytan jako pierwiastek został odkryty w 1791 roku. Jego przemysłową produkcję rozpoczęto w latach 50-tych XX wieku i szybko się rozwijała. Stopy tytanu charakteryzują się najwyższą wytrzymałością właściwą spośród wszystkich materiałów metalicznych, a także wysoką odpornością na ciepło i korozję, dlatego są coraz częściej stosowane w inżynierii lotniczej, inżynierii chemicznej i innych dziedzinach techniki. Tytan jest używany do stali stopowych. Dwutlenek tytanu TiO 2 stosowany jest do produkcji bieli tytanowej i emalii; węglik tytanu TiC - do szczególnie twardych stopów narzędziowych.

Tytan jest czwartym najczęściej występującym metalem w przyrodzie i jest składnikiem ponad 70 minerałów. Do głównych przemysłowych minerałów zawierających tytan należą rutyl (ponad 90% TiO 2) i ilmenit TiO 2 -FeO (60% TiO 2). Ilmenit jest częścią tytanomagnetytów – jego mieszaniny z magnetyczną rudą żelaza; zawierają do 20% TiO2. Obiecujące rudy obejmują sfen CaO-SiO 2 -TiO2 (32-42% TiO 2) i perowskit CaO-TiO (60% TiO 2).

Surowcem do produkcji tytanu są rudy tytanomagnetytu, z których wyodrębnia się koncentrat ilmenitu zawierający 40...45% TiO 2, -30% FeO, 20% Fe 2 O 3 i 5...7% skały płonnej. Koncentrat otrzymał swoją nazwę od obecności w nim minerału ilmenitu FeO-TiO 2.

Koncentrat ilmenitu wytapia się w mieszaninie z węglem drzewnym i antracytem, gdzie następuje redukcja tlenków żelaza i tytanu. Powstałe żelazo poddaje się nawęglaniu i otrzymuje się żeliwo, a niższe tlenki tytanu zamieniają się w żużel. Żeliwo i żużel wlewa się oddzielnie do form. Główny produkt tego procesu – żużel tytanowy – zawiera 80...90% TiO 2, 2...5% FeO oraz zanieczyszczenia SiO 2, Al 2 O 3, CaO itp. Produktem ubocznym tego procesu jest odlew żelazo – wykorzystywane jest w produkcji metalurgicznej.

Powstały żużel tytanowy poddaje się chlorowaniu w specjalnych piecach. Na dnie pieca znajduje się dysza węglowa, która nagrzewa się pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. Do pieca wprowadzane są brykiety z żużla tytanowego, a chlor wprowadzany jest przez dysze do pieca. W temperaturze 800 ... 1250 ° C w obecności węgla powstaje czterochlorek tytanu, a także chlorki CaCl 2> MgCl 2 itp.:

TiO 2 + 2C + 2C1 2 = TiCl + 2CO.

Czterochlorek tytanu oddziela się i oczyszcza z pozostałych chlorków na skutek różnicy temperatur wrzenia tych chlorków metodą rektyfikacji w specjalnych instalacjach.

Tytan z czterochlorku tytanu jest redukowany w reaktorach w temperaturach 950 ... 1000 °C. Do reaktora ładuje się magnez wieprzowy; Po odpompowaniu powietrza i wypełnieniu komory reaktora argonem, do jego wnętrza wprowadzany jest czterochlorek tytanu w postaci pary. Zachodzi reakcja pomiędzy ciekłym magnezem i czterochlorkiem tytanu

TiC1 2 = Ti + 2MgC1 2.

Produkcja tytanu jest procesem złożonym technicznie. Dwutlenek tytanu TiO 2 jest związkiem silnym chemicznie. Tytan metaliczny ( T PL = 1725°C), wykazuje dużą aktywność. Reaguje gwałtownie z azotem w temperaturze 500-600°C i tlenem z powietrza w temperaturze 1200-1300°C, pochłania wodór, oddziałuje z węglem itp. Najpowszechniej stosowaną metodą magnezowo-termiczną prowadzi się według następującego wzoru schemat technologiczny: wzbogacanie rud tytanu ® wytapianie żużla tytanowego ® produkcja czterochlorku tytanu TiCl 4 ® redukcja tytanu magnezem.

Wzbogacanie rud tytanu. Tytanomagnetyty i inne rudy niskogatunkowe wzbogacamy metodami elektromagnetycznymi i innymi, uzyskując koncentrat zawierający do 50% TiO 2 i około 35% Fe 2 O 3 i FeO.

Topienie żużla tytanowego odbywa się w elektrycznym piecu łukowym. Wsadem są prasowane brykiety składające się z drobno zmielonego koncentratu, antracytu lub węgla oraz spoiwa (ługu siarczynowego). W wyniku wytapiania otrzymuje się bogaty żużel tytanowy zawierający do 80% TiO2. Produktem ubocznym jest żeliwo zawierające do 0,5% Ti. Rozdrobniony żużel poddawany jest separacji magnetycznej (w celu usunięcia cząstek zawierających żelazo), mieszany z drobnym koksem naftowym i spoiwem i prasowany w brykiety. Po wypaleniu w temperaturze 700-800°C brykiety kierowane są do chlorowania.

Wytwarzanie czterochlorku tytanu TiCl 4 w szczelnym opakowaniu piekarniki elektryczne pokazany na ryc. 2.9.

Dolna część Piece są wypełnione dyszą węglową (grafitową), która służy jako opór elektryczny i nagrzewa się pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. W strefie reakcyjnej pieca powyżej poziomu wsadu węgla wytwarza się temperatura 800...850°C. Podczas chlorowania powstaje czterochlorek tytanu zgodnie z reakcją TiO 2 + 2C-T2Cl 2 = TiCl 4 + 2CO. Pary tetrachlorku tytanu występują w mieszaninie para-gaz zawierającej SiCl4 i inne chlorki; CO, C1 2 i inne gazy.

Jest oczyszczany z cząstek stałych i schładzany w skraplaczach, w wyniku czego powstaje ciekły tetrachlorek tytanu. W celu pełniejszego oczyszczenia z cząstek stałych kondensat jest sedymentowany i filtrowany.

Czterochlorek tytanu oddziela się od innych chlorków poprzez rektyfikację kondensatu w oparciu o różnicę temperatur wrzenia różnych chlorków. Ciekły tetrachlorek tytanu kierowany jest do redukcji.

Obecnie zaczęto stosować inne metody chlorowania w celu otrzymania czterochlorku tytanu: w chloratorach ciągłych, w stopionej soli; Chlorowanie w złożu fluidalnym jest obiecujące.

Redukcja tytanu magnezem z Produkcja TiCl 4 odbywa się w szczelnych reaktorach (retortach) ze stali nierdzewnej zainstalowanych w elektrycznych piecach oporowych. Po zamontowaniu w piecu powietrze jest odpompowywane z retorty i napełniane oczyszczonym argonem; po podgrzaniu do temperatury 700°C wlewa się stopiony magnez i rozpoczyna się dostarczanie ciekłego TiCl 4. Tytan redukuje się magnezem zgodnie z reakcją TiCl4 +2Mg=Ti+2MgCl2. Reakcji tej towarzyszy uwolnienie duże ilości ciepło i wymaganą temperaturę 800...900°C utrzymuje się w reaktorze bez dodatkowego ogrzewania poprzez regulację szybkości podawania TiCl4. Zredukowane cząstki tytanu spieka się w porowatą masę (gąbkę tytanową) impregnowaną magnezem i chlorkiem magnezu. Stopiony chlorek magnezu jest okresowo usuwany rurą umieszczoną na dnie reaktora. W reaktorach przemysłowych (o pojemności do 2 ton) produkowana jest gąbka tytanowa zawierająca do 60% Ti, 30°/o Mg i 10% MgCl2.

Uszlachetniająca gąbka tytanowa otrzymywany w drodze destylacji próżniowej. Zdejmuje się pokrywę chłodzonej retorty i w jej miejsce instaluje się skraplacz chłodzony wodą; następnie retortę ponownie umieszcza się w piekarniku. Destylację prowadzi się w temperaturze 950...1000°C i pod próżnią około 10 -3 mm Hg. Sztuka. Zanieczyszczenia gąbki tytanowej Mg i MgCl2 topią się, częściowo odparowują, a następnie uwalniają w skraplaczach. Powstały w wyniku recyklingu magnez zawraca się do produkcji, MgCl2 wykorzystuje się do produkcji magnezu.

Otrzymywanie sztabek tytanu. Wlewki tytanowe otrzymywane są poprzez topienie gąbki tytanowej w próżniowych piecach łukowych. Elektrodę topliwą wytwarza się metodą tłoczenia z pokruszonej gąbki tytanowej. Łuk elektryczny pali się pomiędzy elektrodą topliwą a jeziorkiem roztopionego metalu, który stopniowo wypełnia formę, krzepnie i tworzy wlewek.

Obecność próżni chroni metal przed utlenianiem i pomaga oczyścić go z zaabsorbowanych gazów i zanieczyszczeń.

Do otrzymania wlewków można zastosować pokruszoną gąbkę tytanową, ładowaną do pieca za pomocą dozownika. W tym przypadku łuk pali się pomiędzy roztopionym metalem a elektrodą grafitową, która unosi się w miarę wypełniania formy metalem.

Aby zapewnić wysoka jakość topienie wlewków powtarza się dwukrotnie. Podczas drugiego topienia elektrodą topliwą jest wlewek uzyskany podczas pierwszego topienia.

Stopy tytanu topi się w łukowych piecach próżniowych, podobnych do tych stosowanych do przetapiania gąbki tytanowej. Jako materiały wsadowe stosuje się gąbkę tytanową i dodatki stopowe zgodnie z określonym składem chemicznym stopu. Z wsadu wytwarza się elektrodę przetapialną (topliwą) poprzez prasowanie w temperaturze 280...330°C. Topienie przeprowadza się w próżni lub w atmosferze argonu. Przed rozpoczęciem topienia warstwę wiórów ze stopu o tym samym składzie wylewa się na paletę jako nasiona. Aby uzyskać bardziej równomierny rozkład pierwiastków stopowych w stopie, powstały wlewek jest przetapiany.

Metoda natritermiczna Metoda otrzymywania tytanu różni się od tytanu magnezowo-termicznego tym, że tytan z TiCl4 jest redukowany metalicznym sodem. Proces ten odbywa się w stosunkowo niskiej temperaturze, a tytan jest mniej zanieczyszczony zanieczyszczeniami. Jednak metoda sodowo-termiczna jest technicznie bardziej złożona.

Metoda wodorkowa opiera się na fakcie, że gdy dwutlenek tytanu TiO2 reaguje z wodorkiem wapnia CaH2, powstaje wodorek tytanu TiH2, z którego następnie oddziela się tytan metaliczny. Wadą tej metody jest to, że powstały tytan jest silnie zanieczyszczony zanieczyszczeniami.

Metoda jodkowa służy do otrzymywania niewielkich ilości tytanu o bardzo dużej czystości, do 99,99%. Opiera się na reakcji Ti+2I 2 «TiI 4, która w temperaturze 100...200 °C przebiega od lewej do prawej (powstanie Til 4), w temperaturze 1300...1400 °C w kierunku przeciwnym (rozkład TiI 4).

Gąbkę tytanową przeznaczoną do rafinacji umieszcza się w retorcie i podgrzewa do temperatury 100...200°C; Do retorty wprowadza się ampułkę jodu i rozbija, poddając reakcji z tytanem zgodnie z reakcją Ti+2I 2 ® TiI 4 . Rozkład TiI 4 ® Ti+2I 2 i uwolnienie tytanu zachodzi na drutach tytanowych rozciąganych w retorcie, podgrzanych do 1300... 1400 °C przez przepływający prąd.

PRODUKCJA TYTANU

Tytan produkowany jest metodą magnezowo-termiczną. Produkcja tytanu obejmuje wzbogacanie rud tytanu, wytapianie z nich żużla tytanowego, a następnie produkcję z niego czterochlorku tytanu i redukcję tytanu metalicznego z tego ostatniego magnezem.

Główne etapy produkcji tytanu z rudy ilmenitu przedstawiono na uproszczonym schemacie procesu na rys. 2.19.

Ryż. 2.19. Schemat magnezowo-termicznej metody wytwarzania tytanu

Surowcem do produkcji tytanu są rudy tytanomagnetytu, z których wyodrębnia się koncentrat ilmenitu zawierający 40...45% Tiu 2, ∼30% FeO, 20% Fe 2 O 3 i 5...7% skały płonnej. Koncentrat otrzymał swoją nazwę od obecności w nim minerału ilmenit FeO · TiO 2.

Koncentrat ilmenitu wytapia się w mieszaninie z węglem drzewnym i antracytem, gdzie następuje redukcja tlenków żelaza i tytanu. Powstałe żelazo poddaje się nawęglaniu i otrzymuje się żeliwo, a niższe tlenki tytanu zamieniają się w żużel. Żeliwo i żużel wlewa się oddzielnie do form. Główny produkt tego procesu – żużel tytanowy – zawiera 80...90% TiO 2, 2...5% FeO oraz zanieczyszczenia SiO 2, A1 2 O 3, CaO itp. Produktem ubocznym tego procesu jest odlew żelazo – wykorzystywane jest w produkcji metalurgicznej.

ТiO2 + 2С + 2С1 2 = TiCl 4 + 2CO.

Czterochlorek tytanu oddziela się i oczyszcza z pozostałych chlorków na skutek różnicy temperatur wrzenia tych chlorków metodą rektyfikacji w specjalnych instalacjach.

2Mg + TiCl2 = Ti + 2MgCl2.

Stałe cząstki tytanu spiekane są w porowatą masę – gąbkę, a ciekły MgCl 2 uwalniany jest przez otwór spustowy reaktora. Gąbka tytanowa zawiera 35...40% magnezu i chlorek magnezu. Aby usunąć te zanieczyszczenia z gąbki tytanowej, podgrzewa się ją w próżni do temperatury 900 ... 950 ° C.

Gąbkę tytanową topi się metodą przetapiania łukowo-próżniowego (patrz s. 50). Próżnia panująca w piecu chroni tytan przed utlenianiem i pomaga oczyścić go z zanieczyszczeń. Powstałe wlewki tytanowe mają defekty, dlatego są ponownie przetapiane i wykorzystywane jako elektrody eksploatacyjne. Następnie czystość tytanu wynosi 99,6 ... 99,7%. Po wtórnym przetopieniu wlewki poddaje się obróbce ciśnieniowej.

PYTANIA DO AUTOTESTU

1. Wymień surowce do produkcji żeliwa, stali i metali nieżelaznych.

2. Wymień główne operacje przygotowania rud do wytapiania.

3. Wymień główne procesy metalurgiczne produkcji wielkopiecowej.

4. Czy przy wytopie żeliwa w wielkich piecach można usunąć siarkę i fosfor?

5. Sformułować podstawową istotę procesów wytwarzania stali z żeliwa.

6. Wymień etapy topienia stali i główne procesy w każdym z nich.

7. Na jakim etapie produkcji stali przeprowadza się stapianie?

8. Nazwij etapy procesów wytapiania w głównych piecach martenowskich, konwertorach, piecach elektrycznych.

9. Pamiętaj o głównych różnicach w jakości stali wytapianych w konwertorach, piecach martenowskich i piecach elektrycznych - łukowych i indukcyjnych.

10. Wymienić metody odlewania stali; określić ich zalety i wady.

11. Wymień główne różnice w krystalizacji i strukturze wlewków stali spokojnej, wrzącej i półcichej.

12. Wymienić podstawową istotę i cel głównych metod poprawy jakości produkowanej stali.

13. Wymień główne metody i materiały wyjściowe stosowane w produkcji miedzi, aluminium, magnezu, tytanu.