Металлургия и основы металлургического производства: Курс лекций, страница 27

После очистки от алюминия тетрахлорид титана очищают от оксихлорида ванадия в том же аппарате. Способ очистки основан на избирательном восстановлении оксихлорида ванадия медным порошком. Затем четыреххлористый титан отделяют от твердых взвесей, осадка хлорокиси алюминия и медно-ванадиевого кека с помощью фильтрации через стеклоткань. В качестве восстановителя при очистке тетрахлорида титана от ванадия могут использоваться и более дешевые, чем медный порошок материалы, например минеральные масла или хлориды титана низших валентностей.

Очистку четыреххлористого титана от других растворенных примесей производят ректификацией. Обычно проводят две последовательные операции ректификационной очистки:  на первой удаляется примесь тетрахлорида кремния и растворенные газы, на второй отделяют тетрахлорид титана от его оксихлорида и других продуктов неполного гидролиза.

    ПРОИЗВОДСТВО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТИТАНА

Практически весь металлический титан производится в настоящее время способами магние- и натриетермического восстановления из его тетрахлорида.

Металлотермическое восстановление титана проводят в реакторе из нержавеющей хромоникелевой стали в атмосфере аргона при температуре 800-900˚С .  Диаметр реакторов 800-1500мм., высота – около 2000мм.  При натриетермическом восстановлении реагенты подают в реактор одновременно в соотношении, близком к стехиометрическому, при магниетермическом восстановитель загружают обычно одновременно с избытком, составляющим 30-40%. Подачу тетрахлорида реагируют автоматически:

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2 MgCI2 + 112 ккал.,

или

TiCI4 +4Na =Ti + 4 NaCI +189 ккал.

Вначале реактор подогревают с помощью электроподогревателей. Затем отвод тепла, выделяющегося ввиду большой экзотермичности процесса восстановления, осуществляют с помощью обдува реторты сжатым воздухом.

Металлический титан, образующийся при магниетермическом восстановлении, собирается на дне реторты в виде губчатой массы, пропитанной магнием и накапливающимся хлоридом магния, который периодически выводится из аппарата через специальное сливное устройство. Продолжительность операции 35-55ч. За это время получают 1- 4 т.  титана (в зависимости от размера реактора).

Реакционная масса, заполняющая аппарат после окончания процесса, содержит около 50% титана, избыточный магний и его хлорид. Эти примеси отделяют от титана с помощью вакуумной отгонки, которая основана на большой разности давления паров компонентов реакционной массы при высокой температуре. Для этого реторту с помощью широкого утепленного патрубка соединяют с конденсатором и нагревают до 1000˚С .  Непрерывное вакуумирование через конденсатор обеспечивает остаточное давление в системе в конце отгонки 10-50 мкм.рт.ст.  Время процесса 30-70 ч.; расход электроэнергии 6-8 кВт×ч/кг.

Продукты натриетермического процесса восстановления содержат менее 20% титана. Извлеченную из реторты реакционную массу дробят до 3-10 мм. и  выщелачивают 0,5- 1%-ным раствором соляной кислоты.

Ограниченное промышленное использование находит способ получения титана кальциетермическим восстановлением из двуокиси.  Этим способом могут быть получены лишь низкокачественные титановые порошки.

Полученный в результате магние- или натриетермического восстановления технический титан (губка) содержит: около 0,07%CI;  0,1% Fe;  0,05%О2;  0,05%Ni; по 0,02%С и Ni 0,04-0,05%Si. Концентрация других примесей незначительна. Общее извлечение титана в губку из шлака составляет 70-75%.

В товарной форме куски губки после дробления имеют размер 12-7- мм. Губку упаковывают в барабаны. Которые вакуумируют и плотно закрывают. Для получения слитков губчатый титан подвергают плавке в электродуговых печах. Титан технической чистоты обычно используют без дополнительной очистки, так как он удовлетворяет требованиям основных потребителей. Металл повышенной чистоты, необходимый для специальных областей его применения и  научных работ, получают рафинированием.

РАФИНИРОВАНИЕ ТИТАНА И ПОЛУЧЕНИЕ СЛИТКОВ

  Рафинирование титана