§ 7. Рафинирование титана

Для получения титана высокой чистоты в основном используют метод термической диссоциации иодида титана. Иодидное рафинирование позволяет достаточно глубоко удалить из титана ряд примесей. Сравнительный состав иодидного и магниетермического (губчатого) титана приведен в табл. 14.

Таблица 14. Состав иодидного к магниетермического титана, %.

Элемент Титан иодидный губчатый Титан ........ 99,9... 99,95 99,8 Углерод ....... 0,01... 0,03 0,01... 0,03 Кислород ...... 0,005... 0,01 0,05... 0,15 Азот ......... 0,001 ... 0,004 0,01... 0,05 Магний .......0,0015 ... 0,002 0,04... 0,12

Иодидный способ очистки титана основан на обратимости реакции образования и термического разложения газообразного иодида (TiI₄) по схеме

Сырой (загрязненный) титан, реагируя 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 V-образных петель закреплена на изоляторах. Общая длина нити около 11м. Иод поме-щают 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 ~ 10 кг 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 + KC1). В процессе электролиза титан электрохимически переходит в электролит и осаждается на стальном катоде.

Электролиз ведут в атмосфере аргона при 850"С 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.