на тему:
Виробництво титану.
План.
Отримання чотирихлористого титану.
Відновлення титану.
Отримання злитків.
1.Отримання чотирихлористого титану.
За розповсюдженням на земній корі титан займає четверте місце
серед металів і входить до складу більш ніж 70 мінералів. Його відкрив
ще у 1791 р. англійський аматор мінералог
У. Грегор. Титан використовують для легування сталей, для виготовлення
твердостопових інструментальних матеріалів , для виробництва титанових
білил та емалей.
Чотирьохлористий титан TiCl4 є оптимальною сполукою ля промислового
добування металевого титану . З цією метою брикети з титанового шлаку
хлорують у присутності відновника –вуглецю, що є у складі брикетів .
Для цього використовують шахтні герметичні електропечі , виконані з
листової сталі футеровкою із шамотної цегли .
Нижня частина печі має вугляну насадку , що служить електроопором . До
насадки підведені електроди. Під час пропускання через насадку
електричного струму в нижній частині печі температура сягає 750-800 С.
Через отвір в склепінні простір печі заповнюють брикетами після чого
знизу через фурму вдувають хлор .При температурі 800-1250 С в
присутності вуглецю утворюється чотирьохлористий титан у вигляді газу за
реакцією :
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2Co
Крім TiCl4 отримують також хлориди інших металів (CaCl2, SiCl4, AlCl3)та
гази (Со і Со2).Парогазова суміш виходить через отвір, а частина
непрореагованого залишку збирається у нижній частині печі й періодично
випускається через трубу. Після охолодження паро газової суміші в
конденсаторних установках отримують рідкий чотири хлористий титан разом
з хлоридами інших металів, від яких відокремлюють тверді частинки
відстоюванням і фільтруванням. Потім ректифікують конденсат ,
Щоб відділити чотири
хлористий титан інших хлоридів, використовуючи різницю температур
кипіння окремих складових конденсату. Очищений чотири хлористий титан
відновлюють.
2.Відновлення титану
Титан відновлюється у герметичних ретортах, виготовлених з нержавної
сталі та встановлених в електричних печах опору. В реторту завантажують
злитки магнію, і викачавши повітря , наповнюють аргоном після цього
реторту нагрівають до температури 700С і починають подавати TiCl4 .
Відбувається відновлення газоподібного TiCl4 магнієм:
TiCl4+2Mg=Ti+2mgCl2
Реакція супроводжується виділенням значної кількості тепла. За рахунок
цього тепла при відповідній швидкості подачі TiCl4 в реакторі
підтримується необхідна температура в межах 950-1000 С без додаткового
нагрівання . Частинки відновленого титану спікаються а пористу масу
–губку просочену магнієм і хлористим магнієм. Рідкий MgCl періодично
зливають через отвір що в дні реторти . Титанова губка містить 60% Ті
30% Mg і 10% MgCL. Коли відновлено необхідну кількість титану, реторту
охолоджують , виймають з печі й вибирають з неї губку так, щоб вона не
контактувала з вологою атмосферою.
Залишки металевого та хлористого магнію відокремлюють від губки
вакуумною дистиляцією в апараті , в якому створюють вакуум при
температурі 900-950 С. Після охолодження апарату титанову губку дроблять
і, якщо потрібно , пресують з неї електрод.
3.Отримання злитків титану.
Топлення титану пов’язане з певними труднощами , оскільки в рідкому
стані він реагує зі всіма вогнетривами , а при
високих температурах взаємодіє навіть з азотом . У зв’язку з цим
електродугове топлення титанової губки здійснюють у водоохолоджуваному
герметичному мідному циліндрі –виливниці, яку на час топлення
вакуумують. Наявність вакууму не лише запобігає оксидації титану , але
й сприяє його очищенню від домішок (водню, вологи, магнію, хлористого
магнію).
Іноді для отримання злитків використовують роздрібнену титанову
губку. Тоді дуга горить між розтопленим металом і графітовим
або вольфрамовим електродом, який піднімається в міру заповнення
виливниці.
Щоб отримати високоякісний злиток, топлення повторюють двічі. Друге
топлення відбувається у виливниці більшого діаметру з огляду на те що
електродом слугує злиток першого топлення. Чистота титану після топлення
становить 99,6-99,7%. Маса отриманого злитка від 500до 5000 кг. Злитки
використовують для вальцювання, кування або штампування. Під час
отримання стопів титану легувальні елементи додають до губки , що йде на
перше топлення. У результаті дворазового топлення згадані елементи
рівномірно розподіляються по злитку .
Виробництво титану й магнію здійснюють на одному заводі , оскільки
хлористий магній що є побічним продуктом при виробництві титану ,
служить основним продуктом під час добування магнію. Водночас хлор з
виробництва магнію використовують для хлорування титану.
Список використаної літератури:
Василь Попович “Технологія конструкційних матеріалів і
матеріалознавство”
Єфименко Г.Г “Общая металургия”
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
