티타늄이 왜 그렇게 비싼가요?

티타늄이 비싸다는 것은 모두가 알고 있는데, 왜 비싼 걸까요? 원자재가 비싸다. 즉, 스펀지 티타늄이 비싸다. 티타늄 및 티타늄 합금에 관해 말하자면 스펀지 티타늄을 언급해야 합니다. 스폰지 티타늄은 티타늄 및 티타늄 합금을 생산하는 원료입니다. 스펀지 티타늄이 없으면 티타늄과 티타늄 합금도 존재할 수 없습니다.

스폰지 티타늄은 주로 두 가지 종류의 미네랄에서 나옵니다.

1) 루타일(Rutile)은 황색에서 적갈색의 광물로 TiO2를 주성분으로 하며 철, 니오븀, 탄탈륨 등도 일정량 함유하고 있다.

2) 일메나이트(Ilmenite)는 이론분자식은 FeTiO3이며, 이 중 TiO2의 이론함량은 52.63%이다. 자연계의 일메나이트는 FeO-TiO2와 기타 불순물 산화물로 구성된 고용체로 간주할 수 있습니다.

1940년에 룩셈부르크 과학자 WJKroll은 마그네슘을 사용하여 TiCl4를 환원시켜 순수한 티타늄을 생산했습니다. 이후 마그네슘 환원법(크롤법이라고도 함)과 나트륨 환원법(헌터법이라고도 함)이 스펀지 티타늄을 생산하는 주요 산업적 방법이 되었습니다. 참고로 이곳에서 생산되는 제품은 '다공성 티타늄'이라고도 불리는 '스펀지 티타늄'입니다. 티타늄 스폰지의 생산 공정은 주로 다음 단계를 포함합니다: 티탄철광 - 채광 - 광석 드레싱 - 티타늄 농축 - 농축 - 티타늄이 풍부한 물질 - 염소화 - 조 TiC1 - 정제 - 순수 TiC1 - 마그네슘 환원 - 분쇄 - 분류 - 혼합 - 티타늄 스폰지.

아래의 나머지 4개 프로세스가 핵심 프로세스입니다.

1) 염소화 공정: 사염화티타늄 생산의 주요 단계입니다. 구체적인 방법으로는 끓는 염소처리, 용융염 염소처리, 수직로 염소처리 등이 있습니다. 끓는 염소처리는 현재 가장 일반적으로 사용되는 방법이다. 고온 및 염소 가스의 작용을 통해 티타늄이 풍부한 물질은 고체 탄소질 환원제와 반응하여 사염화티타늄을 생성합니다. 용융염 염소화 및 수직로 염소화는 염소화 반응을 위해 각각 용융염 매체 및 수직 염소화로를 사용합니다.

2) 정제 공정: 사염화티타늄을 정제 및 정제하여 고비점 및 저비점 불순물을 제거해야 합니다. 일반적으로 사용되는 정제 방법에는 증류 방법과 화학적 방법이 있습니다. 증류법은 효율적인 플로팅 밸브 증류탑을 사용하는 반면, 화학적 방법은 알루미늄 분말을 사용하여 바나듐을 제거하는 방법 및 기타 방법을 사용합니다.

3) 환원증류 공정: 정제된 사염화티타늄이 용융된 마그네슘 금속과 고온에서 반응하여 스펀지 형태의 티타늄 금속과 용융 염화마그네슘이 생성됩니다. 이후, 티타늄 스펀지 내의 염화마그네슘과 과잉 마그네슘을 진공증류를 통해 제거하여 순수한 티타늄을 얻는다.

4) 전해 마그네슘 공정: 전해 마그네슘은 티타늄 스폰지 생산의 핵심 단계 중 하나입니다. 다극 전해전지와 무분할 마그네슘 전해전지는 해외에서 널리 사용되는 반면, 국내 기술은 상대적으로 낙후되어 전력 소비와 염소 소비가 높습니다. 최근 몇 년 동안 새로운 국내 공장에서는 생산 기술이 향상되고 비용이 절감되는 첨단 대규모 전해 전지를 점차적으로 채택하고 있습니다.

티타늄 스펀지 원료 가격은 2005년과 2006년에 톤당 2,700달러에 도달했습니다. 이후 티타늄 스펀지 생산의 원료, 염소화, 정제 및 전기분해 기술적인 병목 현상이 돌파되었습니다. 2017년경 티타늄 스펀지 가격이 톤당 1,100달러로 조정됐다. 2024년까지 티타늄 스펀지 가격은 '고가 및 하락' 추세를 보였습니다. 티타늄 스펀지 가격은 연초에 높았지만 시장 수급 변화에 따라 가격이 점차 하락했습니다. 지금까지 티타늄 스펀지 가격은 약 $7000/톤 하락하여 역사적 최저치를 기록했습니다.

최저점에서도 티타늄 스펀지 가격은 여전히 ​​6달러/kg입니다. 티타늄 스펀지는 비싸기 때문에 티타늄과 티타늄 합금은 비싸다. 티타늄 스폰지의 생산 및 정제 과정은 매우 복잡합니다. 생산 공정에는 고온, 고에너지 소비 장비와 진공 환경도 필요합니다. 에너지 비용의 증가는 높은 가격에도 직접적인 영향을 미칩니다. 이로 인해 티타늄 합금의 가격이 여전히 높게 유지됩니다.

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