Производство титана

Предоставляем услуги по изготовлению заготовок по чертежам заказчика!

Для производства титана применяют главным образом рутил (ТiO₂), ильменит (ТiO₂-FeO) и перовскит (ТiO_2*CaO). В связи с большим сродством титана к ки­слороду восстановить его из двуокиси (ТiO₂) не удается. Поэтому двуокись титана сначала переводят в тетрахлорид титана (TiCl₄), а затем из последнего получают чи­стый металл. Основным исходным сырьем для производ­ства титана являются рутиловый и ильменитовый кон­центраты, которые получа­ют обогащением титановых руд.

Для получения четыреххлористого титана рутил смешивают с коксом, древе­сным углем или графитом и каменноугольным пеком. Из полученной смеси изготов­ляют прессованием брике­ты, которые затем в герметически закрывающихся печах прокаливают при темпе­ратуре 800-900° С. Полученные пористые брикеты под­вергают хлорированию в специальных установках при температуре 800-850° С.

Тетрахлорид титана в виде паров вместе с другими газообразными продуктами хлорирования  поступает в пылеочиститель, где под­держивается температура 150-200 °С с тем, чтобы предотвратить в нем кон­денсацию паров TiCl₄. Очищенную от пыли смесь хлоридов направляют для охлаждения в конденса­торы.

Тетрахлорид тита­на концентрируется - накапливается в конден­саторах главным обра­зом в жидком виде. Он содержит примеси в виде хлористых соединений других металлов, от кото­рых освобождаются пу­тем отстаивания, филь­трации и фракционной перегонки. В результате очистки получают тетра­хлорид титана в виде бес­цветной прозрачной жид­кости.

Для восстановления титана из TiCl₄ существу­ет несколько способов. Лучшим из них, получив­шим широкое распрост­ранение, является магнийтермический. Восста­новление титана из TiCl₄ производится магнием в специ­альных печах, называемых реакторами. Для этого магний высокой чистоты в виде чушек загружают в стальной стакан реактора и затем реактор плотно за­крывают крышкой. Далее из реактора откачивают воздух, наполняют его аргоном и подают туда TiCl₄. Скорость подачи тетрахлорида титана должна быть такой, чтобы температура внутри реактора поддерживалась в пределах 800-850° С, в противном случае материал реактора будет взаимодействовать с восстановленным титаном.

Металлический титан выпадает на дно и стенки сталь­ного стакана и стекается в плотную губчатую массу, со­держащую чистый и хлористый магний. Образующийся в результате реакций жидкий хлористый магний перио­дически удаляется.

После окончания процесса и охлаждения стакана из него извлекают полученный продукт. Примерный состав губчатой массы: 65-55%Ti, 25-30% Mg и 10-15% MgCl₂.

Для удаления металлического и хлористого магния полученный титан подвергают рафинированию вакуум­ной сепарацией. Для этого стакан с реакционной массой закрывают крышкой, имеющей отверстия, затем повора­чивают вверх дном, устанавливают в печь, создают ва­куум 10-³ мм рт. ст. и нагревают до 900-950° С. При этом металлический и хлористый магний испаряются и проходят через отверстия в крышке стакана, конденси­руются на конденсаторах, переходя из паров в жидкое, а затем в твердое состояние, и собираются в нижней ча­сти печи.

Полученную титановую губку переплавляют в дуго­вых вакуумных печах и металл разливают в слитки. Плавка под вакуумом позволяет дополнительно очистить титан от влаги, водорода, металлического и хлористого магния. Слитки изготовляют массой до 5 кг и более. Их обрабатывают давлением для получения различных про­филей.

Технический титан высокой чистоты содержит не бо­лее 1% примесей. Хлористый магний (побочный продукт при производ­стве титана) можно использовать для получения магния, а хлор (побочный продукт при электролизе магния) и магний рационально применять при производстве титана.

Согласно ГОСТу титан выпускается следующих ма­рок: ТГ0 (99,65% Т), ТГ1 (99,21% Т), ТГ2 (99,18% Т).