টাইটানিয়াম হয় একটি প্রাকৃতিকভাবে ঘটমান রাসায়নিক উপাদান (পারমাণবিক সংখ্যা 22) — কোনো যৌগ বা মিশ্রণ নয় — প্রাথমিকভাবে বহু-পর্যায়ে পরিশোধন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ইলমেনাইট এবং রুটাইলের মতো খনিজ আকরিক থেকে বের করা হয়। বাণিজ্যিকভাবে, টাইটানিয়াম ধাতু মাধ্যমে উত্পাদিত হয় ক্রোল প্রক্রিয়া , যা টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড (TiO₂) কে টাইটানিয়াম টেট্রাক্লোরাইডে (TiCl₄) রূপান্তর করে এবং তারপর ম্যাগনেসিয়াম ব্যবহার করে স্পঞ্জ টাইটানিয়ামে এটি হ্রাস করে। অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা টাইটানিয়াম (5N/99.999% এবং তার উপরে) অতিরিক্ত উন্নত কৌশল যেমন গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইটিক পরিশোধন এবং ভ্যাকুয়াম ইলেক্ট্রন বিম গলানোর প্রয়োজন। টাইটানিয়াম করে মরিচা না প্রচলিত অর্থে - এটি একটি স্থিতিশীল, স্ব-নিরাময় অক্সাইড স্তর গঠন করে যা অসামান্য জারা প্রতিরোধের প্রদান করে।
টাইটানিয়াম (Ti) হল a বিশুদ্ধ রাসায়নিক উপাদান , কোন যৌগ বা মিশ্রণ নয়। এটি আনুমানিক 47.87 গ্রাম/মোল পারমাণবিক ওজন সহ পর্যায় সারণির 22 নম্বর অবস্থানে বসে। এর ধাতব আকারে, এটি সম্পূর্ণরূপে টাইটানিয়াম পরমাণু নিয়ে গঠিত যা ঘরের তাপমাত্রায় একটি হেক্সাগোনাল ক্লোজ-প্যাকড (HCP) স্ফটিক কাঠামোতে সাজানো। অন্যান্য উপাদানের সাথে মিশ্রিত করা হলে - উদাহরণস্বরূপ, Ti-6Al-4V (6% অ্যালুমিনিয়াম, 4% ভ্যানাডিয়াম) - এটি একটি সংকর ধাতুতে পরিণত হয়, যা প্রযুক্তিগতভাবে ধাতুর মিশ্রণ। বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম নিজেই, তবে, একটি একক-উপাদান পদার্থ হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ রূপান্তর ধাতু .
টাইটানিয়াম প্রকৃতিতে একটি মুক্ত ধাতু হিসাবে ঘটে না। এটি দুটি প্রাথমিক আকরিক খনিজ থেকে খনন করা হয়:
মাইনিং সাধারণত ব্যবহার করে ওপেন-কাস্ট (সারফেস) খনন বা খনিজ বালি ড্রেজিং . এরপর আকরিককে মাধ্যাকর্ষণ বিচ্ছেদ, চৌম্বক বিচ্ছেদ এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক কৌশল ব্যবহার করে ঘনীভূত করা হয়। ফলস্বরূপ ঘনীভূত (যাকে "টাইটানিয়াম স্ল্যাগ" বা "সিন্থেটিক রুটাইল" বলা হয়) নিচের দিকে গলিত এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়ার মধ্যে খাওয়ানো হয়। বিশ্বব্যাপী ইলমেনাইট উৎপাদনের প্রায় 20% অস্ট্রেলিয়ার জন্য দায়ী , যখন চীন বিশ্বব্যাপী সরবরাহের 60% এর বেশি বিশ্বব্যাপী টাইটানিয়াম স্পঞ্জ আউটপুটে আধিপত্য বিস্তার করে।
টাইটানিয়াম ধাতু উৎপাদনের জন্য প্রভাবশালী বাণিজ্যিক পদ্ধতি হল ক্রোল প্রক্রিয়া , 1940 সালে উইলহেম ক্রোল দ্বারা উদ্ভাবিত। এটি নিয়ন্ত্রিত রাসায়নিক বিক্রিয়ার একটি সিরিজের মাধ্যমে TiO₂কে ধাতব টাইটানিয়ামে রূপান্তর করে। নীচে মূল ধাপগুলির একটি ওভারভিউ দেওয়া হল:
| মঞ্চ | প্রক্রিয়া | কী ইন্টারমিডিয়েট/আউটপুট | তাপমাত্রা |
|---|---|---|---|
| 1. ক্লোরিনেশন | TiO₂ 2Cl₂ C → TiCl₄ CO₂ | টাইটানিয়াম tetrachloride (TiCl₄) | 800-1,000 °সে |
| 2. পরিশোধন | অমেধ্য অপসারণের জন্য পাতন (FeCl₃, VOCl₃) | উচ্চ-বিশুদ্ধতা TiCl₄ | ~136 °C (ফুটন্ত বিন্দু) |
| 3. ম্যাগনেসিয়াম হ্রাস | TiCl₄ 2Mg → Ti 2MgCl₂ | টাইটানিয়াম sponge (~99.5–99.9% Ti) | 800-850 °C (জড় বায়ুমণ্ডল) |
| 4. ভ্যাকুয়াম পাতন | অবশিষ্ট MgCl₂ এবং Mg সরান | বিশুদ্ধ টিআই স্পঞ্জ | 900-1,000 °C (শূন্য) |
| 5. গলানো এবং ঢালাই | ভ্যাকুয়াম আর্ক রিমেল্টিং (VAR) বা ইলেক্ট্রন বিম গলানো | টিআই ইনগটস/বিলেট | >1,668 °সে (শূন্যতা) |
ক্রোল প্রক্রিয়া হল একটি শক্তি-নিবিড় ব্যাচ প্রক্রিয়া — এক মেট্রিক টন টাইটানিয়াম স্পঞ্জ উৎপাদনে প্রায় 20-30 MWh বিদ্যুৎ খরচ হয়। এটি একটি মূল কারণ টাইটানিয়াম শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ইস্পাত থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি খরচ করে।
ক্লোরিনেশনের সময়, টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড (TiO₂) কার্বন (কোক) এর উপস্থিতিতে ক্লোরিন গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া করে তৈরি হয় টাইটানিয়াম টেট্রাক্লোরাইড (TiCl₄) , কার্যত সমস্ত টাইটানিয়াম ধাতু উত্পাদন কেন্দ্রীয় মধ্যবর্তী. TiCl₄ হল ঘরের তাপমাত্রায় (ফুটন্ত বিন্দু 136.4 °C) একটি বর্ণহীন, উদ্বায়ী তরল, যা এটিকে পাতন-ভিত্তিক পরিশোধনের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত করে তোলে।
গবেষণা এবং উন্নত উত্পাদন সেটিংসে, নিম্ন-ভ্যালেন্স টিও-যুক্ত যৌগগুলি — যেমন টাইটানিয়াম মনোক্সাইড (TiO) এবং টাইটানিয়াম সেসকুইঅক্সাইড (Ti₂O₃) কার্বোথার্মিক হ্রাস বা ইলেক্ট্রোলাইটিক প্রক্রিয়ার সময় মধ্যবর্তী পর্যায় হিসাবে উপস্থিত হয়। এই সাব-অক্সাইডগুলি সাধারণত উচ্চ-তাপমাত্রা হ্রাসের সময় TiO₂–Ti সিস্টেমের মধ্যে পাওয়া যায় এবং অভিনব সরাসরি ইলেক্ট্রোলাইসিস পদ্ধতিতে (যেমন FFC কেমব্রিজ প্রক্রিয়া) ভূমিকা পালন করে যা ক্রোল প্রক্রিয়াকে প্রতিস্থাপন বা সম্পূরক করতে চায়:
টিও-ইন্টারমিডিয়েট পাথওয়ে নিয়ন্ত্রণ করা গুরুত্বপূর্ণ: অসম্পূর্ণ হ্রাস অক্সিজেন সমৃদ্ধ পর্যায়গুলিকে ছেড়ে দেয় যা চূড়ান্ত ধাতু embrittle , উচ্চ-কর্মক্ষমতা এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রেডের জন্য সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ অপরিহার্য করে তোলে।
স্ট্যান্ডার্ড বাণিজ্যিক-গ্রেড টাইটানিয়াম স্পঞ্জ সাধারণত পৌঁছায় 99.5–99.9% (3N–4N) বিশুদ্ধতা . সেমিকন্ডাক্টর, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং থিন-ফিল্ম ডিপোজিশনে সবচেয়ে চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, বিশুদ্ধতার মাত্রা 5N (99.999%), 6N (99.9999%), এবং 7N (99.99999%) প্রয়োজন হয় এই গ্রেডগুলি অর্জন করা ক্রোল প্রক্রিয়ার বাইরে অতিরিক্ত পরিশোধন পর্যায়ের দাবি করে।
CRNMC একটি বিকাশ করেছে পরবর্তী প্রজন্মের গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইটিক পরিশোধন প্রক্রিয়া ভ্যাকুয়াম ইলেক্ট্রন মরীচি গলানোর সাথে মিলিত হয় , 5N (99.999%) গ্রেডের অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা টাইটানিয়ামের বৃহৎ আকারের ব্যাপক উৎপাদন সক্ষম করে। CRNMC হল আন্তর্জাতিকভাবে মাত্র চারটি কোম্পানির মধ্যে একটি শিল্পভাবে এই স্কেলে অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা টাইটানিয়াম উত্পাদন করতে সক্ষম। কাস্টম 6N এবং 7N অ্যালয়গুলিও উপলভ্য, যার মাত্রা এবং ওজন গ্রাহকের নির্দিষ্টকরণ অনুসারে তৈরি।
| গ্রেড | বিশুদ্ধতা (%) | মোট ধাতব অমেধ্য | সাধারণ আবেদন |
|---|---|---|---|
| বাণিজ্যিক (3N–4N) | 99.5-99.99% | 100-5,000 পিপিএম | মহাকাশ কাঠামো, রাসায়নিক সরঞ্জাম |
| 5N | 99.999% | < 10 পিপিএম | সেমিকন্ডাক্টর স্পুটারিং লক্ষ্য, গবেষণা |
| 6N | 99.9999% | < 1 পিপিএম | উন্নত ইলেকট্রনিক্স, পাতলা ফিল্ম PVD |
| 7N | 99.99999% | <0.1 পিপিএম | Quantum devices, cutting-edge R&D |
একবার একটি টাইটানিয়াম স্পঞ্জ বা ইনগট উত্পাদিত হলে, এটি উপাদান এবং আধা-সমাপ্ত পণ্যে পরিণত হওয়ার জন্য আরও প্রক্রিয়াকরণের মধ্য দিয়ে যায়। উত্পাদন চেইন অন্তর্ভুক্ত:
টাইটানিয়াম does not rust . মরিচা হল আয়রন অক্সাইড (Fe₂O₃), যা লোহা বা ইস্পাত অক্সিজেন এবং জলের সাথে বিক্রিয়া করলে তৈরি হয়। যেহেতু টাইটানিয়ামে কোন লোহা নেই, তাই এটি এই অর্থে মরিচা দিতে পারে না। পরিবর্তে, টাইটানিয়াম তাৎক্ষণিকভাবে বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে একটি ঘন, শক্তভাবে অনুগত স্তর তৈরি করে টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড (TiO₂) মাত্র 2-7 ন্যানোমিটার পুরু। এই প্যাসিভ অক্সাইড স্তর:
টাইটানিয়াম আক্রমণ করতে পারে যে শুধুমাত্র পরিবেশ ঘনীভূত হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিড (HF) , গরম ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিড, এবং অক্সিজেন ছাড়াই মিডিয়াকে দৃঢ়ভাবে হ্রাস করে। কার্যত সমস্ত বাণিজ্যিক এবং শিল্প পরিবেশের জন্য, টাইটানিয়ামের জারা কার্যকারিতা ব্যতিক্রমী - এটি রাসায়নিক চুল্লি, সামুদ্রিক হার্ডওয়্যার এবং মেডিকেল ইমপ্লান্টের জন্য পছন্দের উপাদান তৈরি করে।
উচ্চ বিশুদ্ধতা, যান্ত্রিক শক্তি, জারা প্রতিরোধের, এবং জৈব সামঞ্জস্যের ব্যতিক্রমী সমন্বয় টাইটানিয়ামকে - বিশেষ করে 5N এবং তার উপরে - একাধিক উচ্চ-প্রযুক্তি খাতে অপরিহার্য করে তোলে:
টাইটানিয়াম সংকর ধাতু গঠিত আধুনিক বাণিজ্যিক বিমানের কাঠামোগত ওজনের 25-35% (যেমন, বোয়িং 787 ড্রিমলাইনার ওজন অনুসারে প্রায় 14% টাইটানিয়াম ব্যবহার করে)। এর উচ্চ শক্তি-থেকে-ঘনত্ব অনুপাত এয়ারফ্রেমের ওজন হ্রাস করে, সরাসরি জ্বালানী দক্ষতা উন্নত করে। ইঞ্জিন কম্প্রেসার ব্লেড এবং ফ্যান ডিস্ক উচ্চ তাপমাত্রায় তাদের শক্তি ধারণকে কাজে লাগায়।
টাইটানিয়ামের বায়োকম্প্যাটিবিলিটি এটিকে পছন্দের উপাদান করে তোলে অর্থোপেডিক ইমপ্লান্ট, ডেন্টাল ইমপ্লান্ট এবং অস্ত্রোপচারের যন্ত্রপাতি . গ্লোবাল অর্থোপেডিক ইমপ্লান্ট বাজার 2023 সালে $52 বিলিয়ন ছাড়িয়েছে, টাইটানিয়ামের সবচেয়ে বেশি উপাদান শেয়ার রয়েছে। স্টেইনলেস স্টীলের বিপরীতে, টাইটানিয়াম একটি অনাক্রম্য প্রতিক্রিয়া ট্রিগার করে না এবং হাড়ের টিস্যুর সাথে স্বাভাবিকভাবে অসিওইনটিগ্রেট করে।
চিপ উৎপাদনে, অতি উচ্চ বিশুদ্ধতা টাইটানিয়াম sputtering লক্ষ্য (5N এবং 6N গ্রেড) টাইটানিয়াম নাইট্রাইড (TiN) বাধা স্তর এবং সমন্বিত সার্কিটে টাইটানিয়াম আনুগত্য স্তর জমা করতে শারীরিক বাষ্প জমা (PVD) এ ব্যবহৃত হয়। স্পটারিং লক্ষ্যে অমেধ্যগুলি সরাসরি ডিভাইসের ফলন এবং নির্ভরযোগ্যতা হ্রাস করে, বিশুদ্ধতাকে গুরুত্বপূর্ণ করে তোলে।
টাইটানিয়াম চুল্লি, হিট এক্সচেঞ্জার এবং পাইপিং সিস্টেমগুলি ব্যাপকভাবে ক্লোর-ক্ষার উদ্ভিদ, ওষুধ উত্পাদন, এবং সমুদ্রের জল বিশুদ্ধকরণে ব্যবহৃত হয়। টাইটানিয়াম গ্রেড 2 ঘনীভূত নাইট্রিক অ্যাসিড (100% পর্যন্ত) এবং ভেজা ক্লোরিন পরিবেশ সহ্য করে যেখানে ইস্পাত কয়েক সপ্তাহের মধ্যে ব্যর্থ হবে।
আকরিক খনন থেকে টাইটানিয়াম স্পঞ্জ পর্যন্ত সম্পূর্ণ চক্র সাধারণত লাগে কয়েক সপ্তাহ . একটি একক ক্রোল প্রসেস ব্যাচ (3-10 টন স্পঞ্জ উত্পাদন করে) শুধুমাত্র হ্রাস পদক্ষেপের জন্য আনুমানিক 5-7 দিন লাগে, এছাড়াও ভ্যাকুয়াম পাতন, VAR গলে যাওয়া এবং গরম কাজ করার জন্য অতিরিক্ত সময় লাগে। ইলেক্ট্রোলাইটিক বিশুদ্ধকরণ এবং একাধিক ইলেকট্রন বিম গলিত পাস জড়িত অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা উৎপাদনে আরও কয়েক সপ্তাহ সময় লাগতে পারে।
টাইটানিয়ামের উচ্চ খরচ থেকে উদ্ভূত হয়: (1) শক্তি-নিবিড় ক্রোল প্রক্রিয়া (~20-30 MWh/টন), (2) দূষণ প্রতিরোধের জন্য নিষ্ক্রিয় বা ভ্যাকুয়াম প্রক্রিয়াকরণ পরিবেশের প্রয়োজন, (3) কঠিন যন্ত্র বৈশিষ্ট্য যা হাতিয়ারের জীবনকে ছোট করে এবং (4) অপেক্ষাকৃত কম উৎপাদনের পরিমাণ। টাইটানিয়াম sponge costs approximately $8–15/kg , স্টিলের জন্য $0.5–1/kg এবং অ্যালুমিনিয়ামের জন্য $2–3/kg এর তুলনায়।
হ্যাঁ। টাইটানিয়াম স্ক্র্যাপ (বাঁক, চিপস, এবং অফ-কাট ইনগট উপাদান) VAR বা ইলেক্ট্রন বিম প্রক্রিয়ার মাধ্যমে রিমেল্ট করে পুনর্ব্যবহৃত করা যেতে পারে। পুনর্ব্যবহৃত টাইটানিয়াম ফিডস্টকের 15-30% প্রতিনিধিত্ব করতে পারে কিছু উৎপাদন সুবিধায়। রিসাইক্লিং এর সময় ট্রেসেবিলিটি বজায় রাখা এবং অন্যান্য অ্যালয়গুলির সাথে ক্রস-দূষণ প্রতিরোধ করা গুরুত্বপূর্ণ।
টাইটানিয়াম স্পঞ্জ হ'ল ছিদ্রযুক্ত, অনিয়মিত ধাতব টাইটানিয়াম যা সরাসরি ক্রোল প্রক্রিয়া থেকে উত্পাদিত হয় - এতে একটি স্পঞ্জের মতো টেক্সচার আটকে থাকা ক্লোরাইড পকেটের কারণে। টাইটানিয়াম ইনগট স্পঞ্জকে একত্রীকরণ এবং গলিয়ে (সাধারণত VAR দ্বারা 2-3 বার) দ্বারা উত্পাদিত হয় যাতে ঘূর্ণায়মান, ফোরজিং এবং মেশিনিংয়ের জন্য উপযুক্ত একটি সমজাতীয়, সম্পূর্ণ ঘন ধাতব ফর্ম তৈরি করা হয়।
না. টাইটানিয়াম লবণাক্ত জল এবং আর্দ্র বায়ুমণ্ডল উভয়ের জন্য অত্যন্ত প্রতিরোধী। এর TiO₂ প্যাসিভ লেয়ার সামুদ্রিক পরিবেশে উচ্চতর সুরক্ষা প্রদান করে। টাইটানিয়াম নিয়মিতভাবে সাবমেরিনের উপাদান, অফশোর তেল প্ল্যাটফর্ম এবং উপকূলীয় রাসায়নিক উদ্ভিদে ব্যবহৃত হয় - এমন পরিবেশ যেখানে কার্বন ইস্পাত দ্রুত ক্ষয় হয় এবং এমনকি স্টেইনলেস স্টীল ফাটলের ক্ষয় ভোগ করতে পারে।
স্ট্যান্ডার্ড বাণিজ্যিক-গ্রেড টাইটানিয়াম রয়েছে শত শত থেকে হাজার হাজার পিপিএম ধাতব অমেধ্য (লোহা, সিলিকন, নিকেল, ইত্যাদি)। 5N বিশুদ্ধতায়, মোট ধাতব অমেধ্য কমে যায় 10 পিপিএম এর নিচে . সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং-এ স্পটারিং টার্গেটের জন্য এই স্তরের বিশুদ্ধতা প্রয়োজন, যেখানে জমা ফিল্মে অমেধ্য ট্রেস ট্রানজিস্টর ব্যর্থতা, ডিভাইস ফুটো, বা নির্ভরযোগ্যতা অবনতির কারণ হতে পারে। এটি পুনরুত্পাদনযোগ্য উপাদান আচরণের প্রয়োজন গবেষণা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতেও মূল্যবান৷৷
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) জুন 2012 সালে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল এবং চীন জুড়ে পাঁচটি উৎপাদন ঘাঁটি রয়েছে। আমরা উচ্চ-বিশুদ্ধতা টাইটানিয়াম, নিকেল, তামা, নিওবিয়াম, কোবাল্ট ইত্যাদির পরিশোধন, গলে যাওয়া, ঢালাই এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য নিবেদিত এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্রিস্টাল, ইঙ্গট, নকল ইনগট, পাউডার এবং প্লেটের মতো ইলেকট্রনিক-গ্রেডের ধাতুগুলির সম্পূর্ণ পরিসর সরবরাহ করি।
আমাদের দলটি শিল্প বিশেষজ্ঞ এবং ধাতুবিদ্যা ব্যাকগ্রাউন্ড সহ 40 জন পেশাদারের একটি উদ্যোক্তা কর্মীদের সমন্বয়ে গঠিত, যাদের সকলেই উচ্চ-সম্পদ সামগ্রীর শিল্পায়নের জন্য নিবেদিত।
বর্তমানে, কোম্পানি তার অতি-বিশুদ্ধ উপাদান শিল্প শৃঙ্খলের বিন্যাস সম্পন্ন করেছে গুণমান, সময়মত ডেলিভারি এবং উন্নত গ্রাহক পরিষেবা নিশ্চিত করতে।
সমস্ত কর্মীরা প্রতিশ্রুতিবদ্ধ এবং অনুপ্রাণিত এবং গ্রাহকের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য উন্মুখ।