1.6.1. Руди титану

Титан посідає четверте місце серед металів за поширенням у земній корі і входить до складу більш ніж 70 мінералів. До основних мінералів належать такі: рутил, ільменіт, перовскіт, сфен і титаномагнетит.

61

Рутил — мінерал блідо-червоного кольору, містить понад 90 % двооксиду титану ТЮ₂.

Ільменіт — мінерал бурого або буро-червоного кольору з ме­талевим блиском, до складу якого входить Ti0₂-FeO (40...60 % ТЮ₂).

Перовскіт — Ті0₂- СаО (до 60 % ТЮ₂).

Сфен — ТЮ₂-СаО -Si0₂ (32...42 % ТЮ₂).

Титаномагнетит має у своєму складі ільменіт і магнітний залізняк — Ti0₂-FeO-Fe₃0₄, що містить до 20 % ТЮ₂.

Руди титану збагачують флотацією або магнітною сепараці­єю, внаслідок чого отримують концентрат, в якому не менше 90 % Ті0₂.

1.6.2. Отримання титанового шлаку

Основною метою цього процесу є відокремлення оксидів за­ліза від двооксиду титану шляхом плавлення подрібнених ільменітових руд в електродуговій печі. Відновником служить де­ревне вугілля або антрацит. Під час плавлення оксиди заліза відновлюються до чистого заліза, а двооксид титану Ті0₂ — до низьких оксидів:

3(Ti0₂FeO) + 4С = 3Fe + Ті₃0₅ + 4СО. (1.6.1)

При високій температурі печі (1600...1800 °С) залізо навуг-лецьовується, утворюючи чавун, а низькі оксиди титану пере­ходять у шлак і спливають на поверхню. Окремо виливають шлак і окремо чавун й потім розливають їх у виливниці. Під час випуску шлаку, його зберігання та переробки низькі окси­ди титану переходять в ТЮ₉. Титановий шлак містить 80...90 % Ті0₂, 2...5 % FeO й домішки Si0₂, MgO, МпО, А1₂0_3> Сr₂0₃. По­дрібнений шлак після магнітної сепарації (для відокремлення частинок, що містять залізо) змішують з дрібним нафтовим кок­сом та кам'яновугільною смолою як зв'язкою. Після обпалу, що служить для вилучення летких речовин при 700...800 °С без доступу повітря, отримують міцні й пористі брикети з концен­трацією вуглецю 20... 25 %.

1.6.3. Отримання чотирихлористого титану

Чотирихлористий титан ТіС1₄ є оптимальною сполукою для промислового добування металевого титану. З цією метою бри­кети із титанового шлаку хлорують за наявності відновника — вуглецю, що є в складі брикетів. Для цього використовують шахтні герметичні електропечі, виконані із листової сталі й викладені футерівкою 4 (рис. 1.6.1) із шамотної цегли.

Нижня частина печі має вугільну насадку 3, що служить електроопором. До насадки підведені електроди 1 і 9. Під час пропускання через насадку електричного струму в нижній час­тині печі температура сягає 750...800 °С. Крізь отвір 8 в скле­пінні 6 простір печі заповнюють брикетами 5, після чого знизу через фурми 2 подають хлор. При температурі 800... 1250 °С за наявності вуглецю утворюється газоподібний чотирихлористий титан за реакцією:

Крім ТіСІ₄, отримують також хлориди інших металів (СаС1₂, MgCl₂, MnCl₂, FeCl₂, CrCl₂, A1C1,, SiClJ та гази (CO і С0₂). Парогазова суміш виходить крізь отвір 7, а частина непрореагованого залишку збирається у нижній частині печі й періодично випускається через трубу 10. Після охолодження парогазової суміші в конденсаторних установках отримують

рідкий чотирихлористий титан разом з хлоридами інших ме­талів, від яких відокремлюють тверді частинки відстою­ванням й фільтруванням. Потім ректифікують конденсат, щоб виокремити чотирихлористий титан з інших хлоридів, використовуючи різницю температур кипіння окремих скла­дових конденсату. Очищений чотирихлористий титан від­новлюють.