ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Металлургия титана из "Новые материалы в технике " Основным источником производства титана являются ильме нитовые и титаномагнетитовые руды. Рутил (двуокись титана) используется реже. Но для производства титана из руд он должен быть извлечен в виде двуокиси, т. е. рутила (Ti02). Это достигается посредством процессов механического или химического обогащения. [c.80] Из ильменитовых руд, в которых титан содержится в виде соединения (Fe, Ti)0s, его извлекают следующим образом руду подвергают дроблению, затем путем механического обогащения удаляют пустую породу, а полученный концентрат с высоким содержанием титановых минералов обрабатывают крепкой серной кислотой. В результате железо и титан переходят в растворимые сульфаты. В полученный раствор вводят железную стружку, которая восстанавливает трехвалентное железо до двухвалентного. Это железо выкристаллизовывается при температуре —2 —5° С. Таким образом из раствора удаляется железо. Ме-татитановую кислоту выделяют путем гидролиза. Полученный осадок прокаливают при температуре 850 -г- 900° С, в результате чего получают двуокись титана. [c.80] Для извлечения двуокиси титана из руд пользуются также электротермическим способом. Титаномагнетитовую или ильме-нитовую руду смешивают с углем или коксом и подвергают восстановительной плавке в электродуговых печах. При этом окислы железа, восстанавливаясь, образуют чугун, а окислы титана переходят в шлак. Содержание двуокиси титана в шлаке может достигать 70—80%. Эти шлаки служат исходным сырье.м для получения путем химического обогащения чистой двуокиси титана или используются для непосредственного получения четыреххлористого титана, из которого в дальнейшем получают металлический титан. [c.80] Кролля), сущность которого сводится к следующему полученную любым способом двуокись титана подвергают хлорированию и превращают в четыреххлористый титан. Затем четыреххлористый титан восстанавливают металлическим магнием, в результате чего получают металлический титан и хлористый магний. [c.81] Исходным сырьем для хлорирования служит полученный тем или иным способом ильменитовый или рутиловый концентрат либо техническая двуокись титана, титановые щдаки, карбиды титана. [c.81] Подлежащий хлорированию материал тонко измельчают, смешивают с молотым древесным углем или коксом и брикетируют, применяя в качестве связующих каменноугольный пек или патоку. Брикеты прокаливают без доступа воздуха (коксуют) при температуре 600 4-800° С для увеличения пористости после охлаждения хлорируют. Схематическое изображение печи для хлорирования титанового сырья приведено на рис. 26. Печь цилиндрической формы состоит из стального кожуха, футерованного изнутри шамотовым или динасовым кирпичом. [c.81] Температура кипения четыреххлористого титана 136,4° С. Поэтому в печи он находится в парообразном состоянии. [c.82] Хлорированию подвергаются не только титан, но и ряд других примесей, содержащихся в сырье. Все они вместе с четыреххлористым титаном, неиспользованным хлором, и газообразными продуктами реакций, такими, как СО, СОг удаляются через трубу, находящуюся в верхней части печи. Их пропускают через газоочиститель 6 и отводят в конденсаторы. На рис. 26 показана промывка и охлаждение газа 7, холодильник 8 и отвод четыреххлористого титана 9, который конденсируется в виде жидкости, в которой находятся загрязняющие его примеси. От механических примесей хлорид титана отделяют путем отстаивания или фильтрации, а затем подвергают более полной очистке от растворенных в нем жидких составляющих путем дистилляции. В результате получается очищенный четыреххлористый титан. Он представляет собой бесцветную жидкость. Хранят его в тщательно закупоренных стальных барабанах. [c.82] Магниетермический метод производства титана основан на выделении металлического титана из его четыреххлористого соединения путем восстановления магнием. Применению магния в качестве восстановителя благоприятствует налаженное производство этого металла, базирующееся на огромных запасах в земной коре сырья для его производства. [c.82] Восстановление протекает интенсивно при 800- 900° С. Про цесс осуществляют в реакторе из нержавеющей стали. При температурах процесса, не превышающих 1030° С (1303° К) (температура плавления эвтектики титан — железо) нет опасности разрушения реактора. [c.82] В случае необходимости производят принудительное охлаждение реакционной зоны аппарата или подогрев путем включения электрических нагревателей в печи, в которой установлен реактор. В настоящее время разработаны схемы автоматического регулирования процесса. [c.83] Перед окончанием процесса массу некоторое время выдерживают для уплотнения. Это уменьшает ее поверхность и опасность последующего окисления при обработке губки. Магний и хлористый магний удаляют возгонкой в том же реакторе, в котором производилось восстановление или после извлечения его в отдельном аппарате. Примеси возгоняют в вакууме и отсасывают. Содержимое реактора после охлаждения высверливают на станке. Удаление примесей производят иногда не возгонкой, а выщелачиванием подкисленной водой. [c.84] Извлеченные магний и хлористый магний используют в кругообороте производства. Магний применяют в качестве восстановителя, а хлористый магний направляют для электролиза, в результате чего получают магний и хлор, используемые на описанных ранее стадиях производства. Губчатый титан упаковывают в герметичную тару и в ней доставляют потребителю. Размер отдельных усков губки не должен превышать 50 мм. [c.84] Промышленный способ производства титана путем восстановления четыреххлористого титана натрием разработан значительно позднее магниетермического. Этот способ был освоен в Англии в 1955 г., а в 1958 г. применен в США по английской лицензии. [c.84] Теоретический расход натрия на получение одного килограм ма титана составляет около 2 кг, в то время как магния для этой цели требуется немногим более одного килограмма. Но при благоприятном соотношении цен натриетермический процесс оказывается конкурентоспособным в отношении магниевого. Это послужило предпосылкой повышения удельного веса натриетермического процесса производства титана в США. Процесс производства этим методом сходен с магниетермическим. [c.84] Приведенные данные о методах получения титана свидетельствуют о сложности и низкой производительности процессов, применяемых в настоящее время, что является причиной высокой стоимости металла. Поэтому исследователи в СССР и других странах работают над изысканием более экономичных способов производства. [c.84] Получение титана электролизом создает заманчивую перспективу разработки процесса, сходного с процессом получени алюминия. Это должно обеспечить непрерывность процесса и снижение стоимости металла. [c.85] Вернуться к основной статье