Металлоизделия в Луганске и области

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

Восстановление диоксида титана

В небольших количествах титан получают путем прямого восстановления диоксида титана. Сырьем для этого процесса служат чистые рутиловые концентраты и диоксид титана, выделенный сернокислотным способом из ильменита или полученный из тетрахлорида титана.

Из доступных восстановителей наибольшим сродством к кисло роду обладает кальций, который может восстановить диоксид титана до металла. Однако даже в этом случае не удается получить титан, содержащий менее 0,2 % O2.

Кроме металлического кальция, в качестве восстановителя иногда используют гидрид кальция CaH2.

Выделяющейся теплоты недостаточно для автогенного протекания процесса; необходим внешний подогрев.

Восстановление ведут в атмосфере аргона при 1000... 1100 °С; когда кальций находится в жидком и частично в парообразном состоянии. Для восстановления TiO2 нужно применять очищенный дистилляцией кальций, чтобы избежать загрязнения титана примесями азота и углерода.

В результате восстановления TiO2 кальцием получают мелкодисперсный порошок титана с крупностью зерен 2 ... 3 мкм.

Кальциетермическое восстановление TiO2 проводят в герметичных ретортах из жаростойкой стали. Шихту, состоящую из смеси диоксида титана, кальция и хлорида кальция, перед загрузкой брикетируют. Добавка CaCl2 способствует укрупнению зерен титана.

Продукт восстановления измельчают, обрабатывают сначала водой, затем подкисленными уксусной, азотной или соляной кислотами, вновь промывают водой и сушат. Для снижения содержания кислорода до 0,2 % и менее применяют повторное восстановление титанового порошка кальцием.

Титан после кальциетермического восстановления TiO2 содержит 98,5 ... 99,0 % Ti.

Как следует из реакции (133), в этом процессе получается не металлический титан, а гидрид титана. Это является определенным преимуществом технологии, так как порошок гидрида титана в меньшей степени окисляется при отмывке оксида кальция водой, чем титановый порошок.

Сырой (загрязненный) титан, реаіируя при повышенной температуре с парами иода, образует иодид; последний, находясь в парообразном состоянии (TiI4 кипит при 379,5 °С), приходит в соприкосновение с раскаленной титановой нитью (проволокой) и диссоциирует на титан и иод. При этом титан отлагается на проволоке, а иод вновь вступает во взаимодействие с рафинируемым титаном и т.д. На поверхности проволоки постепенно наращивается титан. В зависимости от режима проведения процесса получают плотные прутки или крупнокристаллические, менее плотные отложения.

В производственных масштабах иодидную очистку титана ведут в аппаратах (рис. 156), изготовленных из хромоникелевого сплава, устойчивого против действия паров иода и TiI4. Загрязненный титан в виде губки или порошка загружают в кольцевой зазор между стенкой реактора и молибденовой сеткой. Титановая проволока диаметром 3... 4 мм (нить накала) с помощью растяжек из молибденовых крючков в форме Ѵ-образных петель закреплена на изоляторах. Общая длина нити около 11 м. Иод помещают в стеклянной ампуле.Вначале подготовленный к процессу реактор вакуумируют. После создания вакуума его отсоединяют от вакуумной системы и впускают иод. Для подачи иода специальным устройством разбивают ампулу. Пары иода распространяются по всему объему реактора и начинают взаимодействовать с титаном. Образующийся при этом иодид титана также занимает весь объем рабочей камеры. Когда через нить начинают пропускать электрический ток, она раскаляется и на ней начинается процесс термической диссоциации TiI4.

Практически в реактор вводят 7... 10 % иода по отношению к теоретической потребности для иодирования всей массы загруженного титана. В одном аппарате за полный цикл получают до 24 кг рафинированного титана, или ~10кг за сутки. Иодидный титан очень дорог и применение его ограничено.

Возможно также электролитическое рафинирование титана. При электролизе анодом служит загрязненный примесями титан, погруженный в расплавленный электролит из хлоридов щелочных металлов (NaCl или смесь NaCl + KCl). В процессе электролиза титан электрохимически переходит в электролит и осаждается на стальном катоде.

Электролиз ведут в атмосфере аргона при 850 eC и катодной плотности тока 0,5... 1,5 А/см2. На катоде выделяется крупнокристаллический осадок титана.

Электролитическое рафинирование титана представляет большой интерес для очистки чернового титана, получаемого непосредственно восстановлением титановых шлаков.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность