Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Магниетермическое восстановление тетрахлорида титана

Восстановление тетрахлорида титана до металлического состояния проводят магнием или натрием. Первоначально в титановой промышленности в качестве восстановителя применяли только магний. В настоящее время многие титановые заводы используют натриетермический процесс, который обладает рядом преимуществ. В зависимости от способа восстановления титан получают в виде губчатого металла или порошка.

Восстановление магнием проводят в стальных герметичных аппаратах в атмосфере аргона или гелия. Аппарат состоит из стальной реторты с крышкой, оборудованной патрубками для загрузки твердого или жидкого магния, и печи с электрическим или газовым обогревом.

Реакция восстановления титана экзотермическая. Выделяющейся теплоты вполне достаточно для самопроизвольного течения процесса. Нагрев реторты необходим только в начале и в конце операции. Процесс можно вести только в интервале температур 720 ... 975 °С. Нижний температурный предел ограничен температурой плавления MgCl2 (714 °С), а верхний - началом взаимодействия титана с железом реторты, которое сопровождается образованием легкоплавкой эвтектики титан - железо. Оптимальную температуру (850 ... 900 °С) поддерживают регулированием скорости подачи хлорида титана.

При температурах проведения процесса материалы в реторте должны теоретически расслаиваться на три слоя: жидкий магний, хлорид магния и губчатый титан. Фактически же большая часть жидких фаз впитывается образующимся губчатым металлом. Это замедляет реакцию восстановления. С целью обнажения поверхности губки и более полного использования рабочего объема реторты хлористый магний периодически выпускают.

В процессе восстановления тетрахлорида титана сливают 85 % общего количества образующегося хлористого магния, который направляют в магниевое производство на электролиз для регенерации магния и хлора.

Магний в аппарат также лучше загружать отдельными порциями. Это обеспечивает протекание процесса с более равномерной скоростью и получение губки более однородного состава.

Применяемые на титановых заводах аппараты для магниетермического получения титана позволяют получать за одну операцию 500 ... 3000 кг титановой губки.

Титановая губка представляет собой пористую спекшуюся массу титана, пропитанную остатками MgCl2 и избыточного магния. Этот продукт, называемый реакционной массой, содержит, %: Ti 55 ... 65; MgCl2 25 ... 35; Mg 9 ... 12.

Для очистки реакционной массы в настоящее время повсеместно применяют вакуумную дистилляцию, которая основана на относительно высокой упругости паров магния и его хлорида при 950 °С по сравнению с титаном. Процесс может быть осуществлен по двум вариантам.

По первому варианту очистки реакционную массу извлекают с помощью пневматического зубила, высверливанием или выфреэеровыванием. Этот метод позволяет увеличить производительность дистилляционного аппарата за счет более полной загрузки реторт.

При осуществлении дистилляции без выгрузки массы (второй вариант) к реторте вместо крышки присоединяют водоохлаждаемый конденсатор и устанавливают реторту в печь Температура дистилляции 950... 1000 ’С, вакуум внутри реторты ~ 0,01 Па. Во избежание вдавливания разогретых стенок реторты печь делают герметичной и в ней также поддерживают вакуум.

При нагреве в вакууме из реакционной массы возгоняют магний и его хлорид, пары которых образуют в конденсаторе кристаллическую друзу, которую отправляют в цех производства магния.

Процесс вакуумной очистки губчатого титана продолжается 60 ч для аппарата вместимостью 2 т губки. По окончании процесса реторту извлекают из печи и транспортируют в отдельное помещение, где ее демонтируют, а губку выбивают с помощью пневматических зубил или выдавливанием на прессе.

По техническим условиям титановая губка первого сорта марки ТГ-100 должна содержать, %, не более: Cl 0,08; Fe 0,07; H 0,02; С 0,03; Si 0,04; О 0,04. При этом устанавливается также предельно допустимая твердость по Бринеллю переплавленного образца.

Магниетермический способ получения титана из тетрахлорида оказывается экономически и технологически целесообразным только при комбинировании титанового и магниевого производств, которое обеспечивает наиболее рациональную регенерацию реагентов (Mg и Cl2) и переработку отходов (MgCl2).

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность