ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы получения соединений титана и металлического титана из "Титан в новой технике " При плавке железо-титановых (концентратов в электропечах на богатый титановый шлак и чугун в качестве восстановителя используют углеродсодержащие материалы — кокс, антрацит. Общими критериями при сравнительной оценке различных видов восстановителей служат высокое электросопротивление и низкое содержание золы. Повышенное электросопротивление позволяет снизить электропроводность шихты, обеспечив тем самым оптимальные электрические параметры работы печи. Восстайовитель и концентрат после дозировки и усреднения подают в рудновосстановительную электропечь. Конструкции отечественных печей описаны в монографиях [62, 63]. [c.33] С повышением температуры скорость восстановления резко возрастает. Образовавшиеся чугун и титановый шлак разделяются в жидком виде (после окончания доводки шлака его прогревают для увеличения степени разделения и скорости выпуска). После выпуска чугун и шлак охлаждают в изложницах. Слитки титанового шлака после охлаждения на воздухе дробят и подвергают магнитной сепарации. Химический состав шлаков приведен в табл. 10. [c.34] Вылитый из печи чугун в среднем содержит, %, не более 2,3 С 0,3 И 0,7 51 0,15 Мп. В отдельных случаях возможно получение легированных чугунов (до 2% Сг, до 1% Мп). [c.34] Поступивший на хлорирование шлак измельчают до крупности менее 0,1 м.м, смешивают с измельченным коксом (фракция —0,15 мм) и связующим (обычно сульфатцеллюлозный щелок) и брикетируют на ячейковом прессе (размер брикетов Я 1)= 1 1,5). В шихте содержится примерно 25% С, 11—12% щелока, 1,5—3% НгО. Сырые брикеты для удаления летучих и придания им необходимой прочности прокаливают при 650—800°С. [c.34] Ранее брикеты хлорировали в шахтных электропечах. По ходу процесса в печи накапливался непрохло-рированный остаток, который уменьшал полезный объем печи и ухудшал хлорируемость шихты поэтому печь периодически останавливали на чистку. [c.34] Образовавшаяся при хлорировании титановых шлаков парогазовая смесь содержит, кроме четыреххлористого титана, примеси (в виде газов или твердых взвесей) — хлориды и оксихлориды кремния, ванадия хлориды алюминия, железа, кальция, магния, хрома и других элементов. [c.35] После конденсации четыреххлористын титан очищают от примесей физико-химическими методами (фильтрацией, цементацией, дистилляцией, ректификацией). Теоретические основы процессов очистки, описание технологии и аппаратуры приведены в монографиях [59, 64]. Очищенный четыреххлористый титан марки ОЧТ-0 содержит, % (по массе), не более 0,0005 V 0,0002 Ог (оксихлорид титана) 0,0005 51 0,0002 Ре 0,001 А1 0,0005 N2 (растворенный) 0,0002 О2 (растворенный). [c.35] В начале процесса губчатый титан вместе с хлористым магнием опускается на дно реактора эта часть губки имеет пористую структуру и загрязнена примесями. Затем формируется центральный блок губки из-за тепла реакции восстановления температура в центре реактора выше, чем в периферийных областях. В центре плотность блока губчатого титана выше, что можно объяснить развитием цроцессов спекания образовавшихся частиц титана вследствие повышенной температуры процесса и относительно большей чистоты образовавшегося титана [65]. По мере роста блока скорость поступления магния к реакционной поверхности замедляется и реакция восстановления четыреххлористого титана протекает не до конца. В конце процесса в поры губчатого титана вместе с хлористым магнием впитываются и низшие хлориды титана. [c.36] В процессе восстановления образующийся хлористый магний периодически сливают. Однако часть хлористого магния и непрореагировавшего магния удерживается силами смачивания в порах блока губчатого титана. [c.36] Несмотря на значительный объем исследований, посвященных созданию аппарата непрерывного действия для. магниетермичеокого восстановления четыреххлористого титана [64], до настоящего времени В промышленности используют установки периодического действия ретортного пипа. Это герметичная реторта из нержавеющей стали, снабженная системой слива хлористого магния и помещенная в шахтную электропечь. Коэффициент использования объема реторты у промышленных аппаратов развей 80—90 % коэффициент использования загруженного магния 62—65%. [c.36] Вакуумная сепарация из-за невысокой производительности и энергоемкости — дорогостоящий передел аппаратурно-технологической схемы, получения титана. Разделка полученного блока губчатого титана весьма трудоемка. Ранее были предложены схемы с высверливанием реакционной массы, повышающие производительность на переделе сеяараоди и облегчающие разделку губчатого титана 164]. Сепарацию высверленной реакционной массы проводили или полностью, или до остаточного содержания 2—5% С , после чего губку выщелачивали. Предложена схема с частичной сепарацией блока с последующей его гидрометаллургической обработкой. Однако указанные процессы не обеспечивали высокого качества титана и поэтому не получили промышленного применения. Обзор работ по гидрометаллургии титана содержится в работе [67]. [c.37] Качество губчатого титана в значительной степени зависит от чистоты четыреххлористого титана, металла-восстановителя и схемы переработки реакционной массы. Как видно из данных табл. 11, составленной в соответствии с американским стандартом на губчатый тита В299-69, содержание азота и железа снижается при замене металла-восстановителя магния натрием. Применение выщелачивания вместо вакуумной сепарации приводит к увеличению в губке содержания магния, хлора, водорода. [c.37] Ухудшение качества губчатого титана при гидрометаллургической обработке реакционной массы из-за гидролиза хлористого магния обусловило внедрение в промышленность вакуумной сепарации. Качество отечественного губчатого титана приведено в табл. 12. [c.37] Полученный при разделке и дроблении блока губчатый титан рассеивают на фракции —70-(- 12 — 12+2 —Г2-1-5 —мм. Губчатый тита ТГ-Тв поставляют в виде брикетов диаметром от 116 до 160 мм и высотой от 20 до 180 мм. Плотность брикетов должна быть не менее 2,0 г/см . [c.38] По ГОСТу губчатый титан не должен содержать посторонних механических примесей, а для фракции более 12 мм — кусков с дефектами горелой и окисленной губки с явно выраженными цветами побежалости темно-желтого и синего цвета губки со шламом и с налетами хлоридов губки, обогащенной железом (отличается значительно большей плотностью по сравнению с бездефектной ТГ). Качество губчатого титана ухудшается в результате перехода в металл примесей из исходного сырья (магния и четыреххлористого титана), а Также из аргона, стенок реторты и т. д. [c.38] Способы улучшения качества губчатого титана рассмотрены в работах [64,68—70]. Из источников загрязнения самым важным является сырье — четыреххлористый титан и магний. С ними попадает 60—70% общего количества примесей, причем наибольшее значение имеет примесь кислорода [68]. [c.38] Блоки титановой губки необходимо обрабатывать таким образом, чтобы отделить среднюю, наиболее качественную часть губки от верхней части, содержащей наибольшее количество азота и хлора, и нижней, содержащей примеси, поступившие в губку из магния и аппаратуры. [c.39] Дальнейшее улучшение качества губчатого титана может быть обеспечено глубокой очисткой и предотвращением загрязнения магния при загрузке его в аппараты восстановления снижением содержания углерода и других примесей в очищенном ИСЦ улучшением герметичности аппаратов восстановления и сепарации поддержанием оптимального гидротермального режима в помещениях, где перерабатывают губчатый титан. [c.40] Вернуться к основной статье