Основным методом получения титана повышенной чистоты является иодидное рафинирование технического металла, губки или стружки. Подлежащей очистке металл при взаимодействии с иодом образует летучий галогенид, который затем диссоциирует на разогретой электрическим током нити из одноименного и ли тугоплавкого металла. При этом титан отлагается на раскаленной проволоке, и иод возвращается в процесс. Очистка титана основана на различии давлений паров иодидов и примесей. Кроме того, часть примесей не вступает в реакцию с иодом.
Процесс иодидного рафинирования осуществляют при двух температурных режимах: 1) при 150 - 200˚С ; 2) при 500 - 550˚С . Перенос титана на раскаленную нить происходит за счет образования и испарения в первом случае TiCI4, во втором TiCI2. Нить, на которой происходит диссоциация иодидов, нагревают электрическим током до 1400˚С .
Перед началом процесса рафинирования разогретый реактор тщательно вакуумируют, затем включают нагрев нити и вводят очищенный иод. Рафинирование заканчивается при толщине прутка очищенного металла 25-30 мм.
Иодидное рафинирование титана представляет собой дорогой процесс. Однако этот способ обеспечивает получение пластичного чистого титана, содержание железа, алюминия, циркония, никеля и кислорода в котором обычно менее 0,01% каждого.
Электронной бестигельной зонной плавкой иодидного металла получают сверхчистый титан, содержащий 99,9999% Ti.
Выплавка слитков из титана и его сплавов
Слитки из титана диаметром 200-500 мм или его сплавов выплавляют в электродуговых печах с медным охлаждением водой кристаллизатором. Металл, прилегающий к холодным стенкам кристаллизатора, очень быстро затвердевает, и плавка фактически идет в гарниссаже из титана. Гарниссаж не пристает к стенкам кристаллизатора, поэтому плавку иногда ведут с использованием подвижного поддона, что позволяет вытягивать слиток. Шихту вводят в печь в виде достаточно плотного и прочного расходуемого электрода, полученного прессованием губки. Помимо губчатого титана, в состав расходуемых электродов обычно входят до 40-50% незагрязненных титановых отходов, а также многие легирующие компоненты в форме лигатур. Для обеспечения постоянства состава и механических свойств слитки титанановых сплавов их плавят вторично.
Плавку титана и его сплавов проводят на постоянном токе ( 8-10 кА, 25-30В ) в вакууме ( 0,01 мм.рт.ст.) Стабилизация горения дуги и перемешивания жидкой ванны металла производится с помощью электромагнитных катушек. Производительность печи 4-5 кг/мин. Потери за счет обрезки торцовых частей слитка и обдирки боковой поверхности обычно составляют 10-15%, у крупных слитков они снижаются до 5%. Расход электроэнергии достигает 4.5 кВт×ч/кг.
В настоящее время находит промышленное использование электрошлаковая плавка титана и его сплавов. Сущность этой плавки заключается в нагреве переменным током шлака до 1900-200˚С , что обеспечивает плавление погруженного в шлак расходуемого электрода. В качестве шлака используют очищенный фтористый кальций. Во избежание интенсивного испарения шлака и его конденсации на холодных поверхностях печи проводят в атмосфере аргона. При этом потери металла при механической обработке слитка значительно снижаются.
Электрошлаковую плавку титана и его сплавов применяют только для второго переплава, так как отсутствие вакуума в процессе плавки не позволяет удалять водород.
1. Е.В. Челишев, П.П. Арсентьев и др. Металлургия черных и цветных металлов. Металлургия. М. 1993.
2. А.И. Беляев. Металлургия легких металлов. Металлургиздат. М. 1962.
3. Д.А. Диомидовский. Металлургические печи цветной металлургии. Металлургия. М. 1970.
4. О.Е. Крейн. Металлургия рассеянных и легких редких металлов. Металлургия. М. 1977.
5. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. Госхимиздат. М. 1961.
6. Б.Н. Ласкорин и др. Бехотходная технология переработки минерального сырья. Недра. М. 1984.
7. Б. Скиннер. Хватит ли человечеству земных ресурсов. Мир. М. 1989.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.