5.7.3. Металотершчне вщновлення титану

Вщновлення хлориду титану (IV) до метал1чного стану проводять магшем або натрием. 1р метали майже не розчиняються в титан1, що дас змогу вщокремити !х та !хн1 хлориди вщ основного продукту. Залежно вщ способу вщновлення титан отримують у вигляд! губки або порошку.

Вщновлення магшем проводять у сталевих герметичних ретортах и атмосфер! аргону або гелш. Апарат мае пристро! для завантаження твердого чи рщкого магшю, систему вщкачування поштря та закачуван ня шертного газу, пщ1гр!вання або охолодження реторти (рис. 5.20, а). У реторту, де М1ститься магнш, з нашрного баку подають хлорид титану (IV), пара якого взаемод1е з магшем:

Т1С1_4г + 2М§_р -» Т1_т + 2МйС1_2р. (5.55)

Реакщя вщновлення титану екзотерм1чна . Теплота, що вщцляеться, повн1стю забезпечуе мимов1льний переб1г процесу. Нагр1вати реторту потр!бно лише сиочатку та наприк1нц1, а сам процес можна проводите за температури 720 — 975 °С. Нижня температурна межа визначаеться початком плавления хлориду магнш М§С1₂ (714 °С), а верхня — по чатком взаемодп' титану 13 зал1зом реторти, яка супроводжуеться утво­ренням легкоплавко! евтектики Ре — Ть Оптимальну температуру (850 — 900 °С) пщтримують, регулюючи швидкшть подавання рщкого Т1СЦ.

Тверд! часточки вщновленого титану сп1каються в пористу масу - губку, а рщкий М§С1₂ випускають кр1зь льотку. Залишки М§С1₂ з губ­ки видаляють дистиляц1ею у вакуум! за температури 950 —1000 °С. Процес проводять у тому самому апарагт, застосовуючи зворотну реторту (водо- охолодний конденсатор), яка розмщена зверху головно! (рис. 5.20, б).

У процес! нагр1вання у вакуум! з реакцшно! маси випаровуються рештки магн1Ю та його хлориду, що попм конденсуються в кристал1чну друзу, яку вщправляють у цех для виробництва магшю, а зворотну

Рис. 5.20. Установка для виготовлення титановоТ губки магше- терм1чним способом:

а — алараг для вщновлення хлориду титану (IV); б — апарат вакуум- терм1чного очишення титанов о! губки; / — реторта; 2 — електротч; 3 — кришка; 4 — патрубок для тдведення аргону; 5 — патрубок для подавання хлориду титану (IV) ТЮЬ; б — патрубок для вщсмокту- вання пов'ггря; 7 — електронагр^вник; 8 — термопари; 9 — канали для продувания реторти шдатрям; 10 — зливання хлориду магшю; 11 — гратка; /2 — продукта реакцп вщновлення (титанова губка); 13 — уццльнення; — екран; 15 — водоохолодннй конденсатор; 16 — конденсат з магшю 1 хлориду магнш; /7 — патрубок для вакуумування системи

реторту надал! використовують як головну. За один цикл, який тривае 30 — 50 год, отримують 1 — 4 т титаново! губки. Витрата електроенергп становить 600 — 800 кВт • год на 1 т титану. Магшетерм1чний споаб добування титану з хлориду титану (IV) економ!чно 1 технолопчно дощльшш лише у раз1 комбшованого виробництва магшю й титану на одному комбшат1, оскшьки технолопчний процес забезпечуе ращональш регенерацда реагештв (М§ 1 С1₂) та перероблення вщход1в (М§С1₂).

Натрш як в1дновник титану >з хлоридов пор1вняно з маг тем мае так! переваги:

1) легкость транспортування натрш по трубах 1 точтсть дозування шд час подавання його в реактор внаслщок низько! температури плав­ления (98 °С);

2. висока швидюсть самого процесу вщновлення за 100 %-го пики ристання вщновника;

3. простота вщокремлення продукту реакцп (хлориду натрш) м1д металочного титану водним вилуговуванням;

4. титан отримують у вигляд1 порошку, що полегшуе його вщокргм лення вщ реакцшно! маси та дозування для подальше го використаипя

До недолоков належать велика мостюсть апаратури внаслщок мажн щ1льност1 натрш, складшсть вщведення теплоти за високо! швидкогн екзотермочного процесу та жорстюшо вимоги до виконання правил без пеки внаслщок високо! хомочно! активносто натрш, який легко самозаи маеться на иов!тр1.

У промислових умовах вщновлення хлориду титану (IV) натрим проводять за температури 801 —883 °С, яка обмежена вщповщно точка ми плавления хлориду натрш та кипшня натрш. В цих умовах перс важно взаемодоють газоподобиий хлорид титану (IV) та рщкий натрш

Т!С1_4г +4№_р Т1_т + 4№С1_р. (5.5С)

Вщновлення проводять в атмосфер! аргону в ретортах 13 нержавою чо! сталь Спочатку реторту подогровають до температури 650 — 700 °С, а посля початку реакцп шч виключають 1 процес вщбуваеться лише зав дяки екзотерм1Чному ефекту. Готову реакцшну масу, яка мостить 17 "., То 1 83 % МаС1, подробнюють 1 вилуговують. Посля розчинення сол1 титановий порошок водокремлюють на центрифузо.

У невеликой колькосто титан отримують прямим водновленням оксиду титану (IV) алюмошем, пдридом кальцою або кальщем. За цими про цесами вм1ст домошок (особливо кисню) зростае, 1 тому так) технологи здебольшого використовують для виготовлення неконструкцшного ти тану, логатур 1 феротитану.