РЕФЕРАТ

Металургія титану

викладач

студент Д. В. Котов

титаномістячи мінерали.
Титан є одним з найбільш поширених хімічних елементів якза змістом його в земній корі, так і по наявності мінералів цього металу вдуже багатьох гірських породах.

Відомо більше 80 мінералів, які за сумарним вмістом титанустановлять досить велику частку в земній корі. Найважливіші мінерали титану восновному входять до складу п'яти характерних груп - рутилу, ільменіту,перовскіту, ніоботанталотітанатов і Стено, з яких найбільше значеннямають групи рутилу і ільменіту.

Титанові мінерали - ільменіт, рутил, Стено - зустрічаються в розсіяномустані майже у всіх типах порід - магматичних і їх ефузивних породах, впородах метаморфічного комплексу (гнейси, амфіболіти, слюди), а також уосадових породах, особливо в глинах, боксити, пісках і пісковиках.
Переважна кількість відомих мінералів титану утворилася у зв'язку змагматогеннимі процесами, в результаті яких формуються мінерали цьогометалу в поєднанні з киснем і залізом і у меншій мірі - зкальцієм і кремнієм.

Родовища і руди титану.
Різні за величиною і генетичному типу родовища титанупоширені в багатьох районах земної кулі. Незважаючи на великурізноманітність цих родовищ, промислові запаси титану представленіголовним чином Ільменітом і рутил - основними мінералами, з яких увеликому промисловому масштабі виробляють титан, його пігментний діоксид іінші хімічні сполуки.
Родовища титану магматичного виду, як правило, приурочені домасивів основних порід нормального і лужного ряду докембрійського і рідшеніжнепалеозойского віку. Зазначені родовища формуються назначних глибинах, де при вмісті в базальтової магмі хоча б 1%діоксиду титану в процесі повільної її кристалізації можливе утворенняділянок, значно збагаченим цим діоксидом і що представляють собоюродовища титанових руд.
Багаті і великі родовища цього типу зустрічаються в глибокоеродованих поясах.
Родовища титану екзогенного типу приурочені до масивів, схильнимглибоке хімічному вивітрюванню стародавніх метаморфогенних комплексів,що містять стійкі сполуки титану. У процесі формування такихродовищ спочатку створюються залишкові елювіальний-делювіальніродовища не збагачених стійкими мінералами титану породи, а потімпри розмиві гірських цих кор вивітрювання формуються багаті розсипититанових мінералів. У структурно-геологічному відношенні для пошуківбагатих і великих родовищ титану сприятливими є сучасніабо стародавні освіти прибережних морських рівнин.
Метаморфогенних родовища титану часто приурочені до тітаноруднимрайонам з наявністю в них магматогенних і екзогенних родовищ.

Переробка рудної сировини.

Промислові способи одержання титану і його основних з'єднаньбазуються на використанні як вихідної сировини титановихконцентратів, що містять не менш 92-94% TiO2 в рутиловим концентратах, 52 -
65% TiO2 в ільменітових концентратах з розсипів і 42-47% TiO2 вільменітових концентратах з корінних родовищ.
У Росії ільменитовий концентрати використовуються головним чином яксировини для випуску діоксиду титану та металу, а також виплавки феросплавіві карбідів, а рутиловим - для виробництва обмазки зварювальних електродів.

Близько 50% світового виробництва титанових концентратів базується напереробці руд розсипних родовищ і 50% - на переробці рудкорінних родовищ.
Збагачення руд всіх розсипних і більшої частини руд корінних родовищздійснюються з використанням на початку процесу найбільш простого ідешевого гравітаційного способу. При збагаченні складних корінних рудіноді використовують флотації, що, зокрема, відноситься до переробки рудродовища тітаномагнетіков Телнес в Норвегії.

Процес нефлотаціонного збагачення, як правило, здійснюється в двастадії. Перша стадія полягає в первинному гравітаційне збагачення,при якому виходить чорновий колективний концентрат. Друга стадіяполягає в селекції (доведенні) зазначеного колективного концентратуметодами магнітної та електричної сепарації з одержанням індивідуальнихрутилового, ільменітового, цирконієвого, монацітового,дістенсілліманітового, ставролитовий і інших концентратів.
У процесах первинного збагачення широке застосування отрималивдосконалені гідроциклони, багатоярусні конічні і багатосекційнігвинтові сепаратори і в меншому ступені концентраційні столи та іншесепараційні обладнання.

Доведення чорнових колективних концентратів заснована на використаннів різному поєднанні електромагнітної і електростатичного сепарації.
Найбільшою магнітної сприйнятливістю серед що входять до складу колективнихконцентратів мінералів має ільменіт і наступний за ним Монацит, в тойчас як рутил і циркон немагнітних.

Селекція що входять до складу колективних концентратів немагнітнихмінералів заснована на використанні різної їх електричноїпровідності, у міру убування якій вказані мінерали розташовуються внаступний ряд:магнетит-ільменіт-рутил-хроміт-лейскосен-гранат-Монацит-турмалін-циркон-кварц.

Таким чином, якщо в колективному концентраті переважають рутил,цирконі алюмосилікати, то процес доведення починається зазвичай з переділуелектростатичного сепарації. Якщо ж у колективному концентратіпереважає ільменіт, то технологічний процес доведення починається зпереділу магнітної сепарації.
При доведенні чорнових колективних концентратів широко застосовується гвинтовісепаратори, пластинчасті і роликові магнітні сепаратори мокрого і сухогодії з високою напруженістю магнітного поля, магнітні сепаратори зперехрещеними стрічками, а також пневматичні і мокріконцентраційні столи та інше обладнання.

Останнім часом для підвищення вилучення мінералів з вихідногосировини все частіше використовується так званий процес оттіркі, що полягає вобробці колективного концентрату розчинами лугу або слабкою плавиковоїкислоти при інтенсивному перемішуванні. При цьому з поверхні мінералів, вЗокрема рутилу і циркону, видаляються залізисті і глинисті плівки,утрудняють селекцію матеріалів.

Виплавка титанових шлаків.

Цю відбудовну плавку проводять у трьохелектродної круглихелектропечах потужністю 3,5-20 МВА, по влаштуванню схожих з застосовуваним дляплавки нікелю, електротермії цинку або сталеплавильними. Температурапереділу 1650-1750 градусів. Середа повинна бути помірно-відновлювальної,вугільна футеровка непридатна. Подину викладають притертими магнезитовимцеглою, стіни захищають гарніссажем з тугоплавкого шлаку, накопиченим заособливого режиму. Чавун випускають через летку, піднятий над подом на 400 мм,а шлак-через жужільну летку, іноді - разом з чавуном.

Шихту готують з концентрату (-3 мм) і антрациту або газового вугілля
(-0,5 Мм),в яких золи не повинно бути більше відповідно 10 і 4%. Післяперемішування зі сполучною - сульфіт-целюлозним лугом в обігріваєтьсязмішувачі шихту Брикетуюче на валкових пресах. Брикети теплопровідніпорошку і знижують винос пилу, але виготовлення їх обходиться дорого, томуіноді вони становлять тільки частину завантаження, доповнюється порошком абоокатишами.

Завдання плавки - отримати багатий титановий шлак і чавун, перехідзаліза в який обмежують: FeO єдине речовина, що дозволяєотримати помірно в'язкий шлак, при нестачі його було б потрібно зайвийперегрів. Щоб уникнути розбавлення шлаку і зайвих витрат, флюсизастосовують рідко. На відміну від кольорової та чорної металургії тут надчавуном виходить сплав титанату, а не силікатів. Титанати заліза більшелегкоплавкі, ніж оксиди титану, особливо ільменіт (1400 градусів) і Fe2TiO4
(1395 градусів), вони в основному і знижують в'язкість шлаку.
Відновлення FeO і TiO до металу можна записати в загальному вигляді рівнянням
(228),з якого легко отримати: pCo2/pCo = a [Fe]/a [Ti] * a (TiO)/a (FeO) = exp (dZFeO-dZTiO)/RT
Розподіл заліза і титану між чавуном і шлаком - функція різниціспорідненості цих металів до кисню і залежить від парціального тиску окисувуглецю в порах шихти, який визначається витратою відновлення ітемпературою.
Насправді рівновагу не досягається через швидке відновленнязаліза, накопичення чавуну на початку переділу і брак часу дляподальшого вирівнювання складу фаз.

Плавки ведуть періодично або, або безперервно, в першому випадку вшлаках вдається залишити всього 5% окису заліза, а в другому 8-15%;безперервний переділ продуктивніше й повніше автоматизований.

Для збільшення проплава і зниження витрати енергії шихтупопередньо підігрівають в трубчастих печах, спалюючи мазут або газ. Прице на 1т шлаку сумарно витрачають 1750 кВт * год

Виробництво чотирихлористого титану.

Під терміном «хлорування» зазвичай мають на увазі процес, в якомухлор в тому чи іншому вигляді взаємодіє з оксидами елементів або іншимиїх сполуками, утворюючи хлориди або оксихлорид, що виділяються у формііндивідуальних хімічних речовин або їх сумішей. Перевага процесухлорування перед іншими металургійними процесами полягає в тому,що одержувані при цьому хлориди елементів мають температуру плавлення ікипіння значно нижче температур плавлення і кипіння оксидів або іншихз'єднань відповідних елементів. Це важлива властивість хлоридівдозволяє виділити ті чи інші корисні компоненти сировини при більш низькихтемпературах і з використанням більш простих технологічних прийомів.
Різке розходження фізичних властивостей хлоридів - температури плавлення,кипіння, сублімації - дозволяє розділити окремі елементи або групиелементів звичайної термічної розгонки з наступною фракційноїконденсацією. У виробництві титану, цирконію, ніобіюзастосування хлорування окисних сполук цих елементів є основнимспособом отримання цих елементів.

В результаті хлорування відбувається або окислення металу хлором,або заміщення кисню оксидів хлором. У загальному вигляді схема цього процесуможе бути виражена такими рівняннями:

Me + Cl2 = MeCl2;

[MexOy] + y (Cl2) = x (MeCl2y/x) + (y/2) (O2) .

Слід підкреслити одну істотну особливість процесухлорування -величезну швидкість хімічних реакцій і високий ступінь хлорування всіхкомпонентів. Це значною мірою полегшує завдання управління процесомі зводить її фактично до регулювання фізичних параметрів: газодинамікипроцесу, розмірів поверхонь контактіруемих фаз, кількості підводитьсяі відводиться тепла. При цьому на практиці намагаються хімічні фактористабілізувати за рахунок сталості температурного режиму та хімічногоскладу вихідної сировини.

У сформованій багаторічної вітчизняної та зарубіжної промисловоїпрактиці температурний режим процесу хлорування підтримують в інтервалітемператур 973-1100 К для хлоратори з сольовий ванною і 1100-1500 К дляшахтних хлоратори. Ці інтервали вважаються загальноприйнятими, і для їхпідтримки в конструкцію хлоратори вводяться додатковіенергоподводящіе або енергоотводящіе елементи або ж вони коректуютьсявідповідними технологічними прийомами. Питання про оптимальнутемпературі так само як і питання про максимальної (адіабатні) температуріпроцесів хлорування, має важливе теоретичне і практичне значення.

Принципова схема виробництва.

Процес виробництва чотирихлористого титану складається з п'яти основнихпереділів: підготовки сировини, хлорування, конденсації продуктівхлорування, очищення чотирихлористого титану та переробки відходів.

Підготовка сировини полягає в приготуванні брикетів зтітансодержащего матеріалу і коксу, придатних для хлорування. Цейпереділ включає операції дроблення, розмелювання, змішування, брикетування іпрокалкі брикетів.

Хлорування здійснюється в різних апаратах: а) з статичнимабо нерухомим шаром шихти (шахтні електропечі, шахтні хлоратори); б) зрідкої ванни з розплавлених хлоридів лужних або лужноземельнихметалів (сольовий хлоратори); в) з псевдокіпящім шаром шихти.
Для хлорування тітансодержащіх матеріалів (тітансодержащіе шлаки,штучний і природний рутил, некондиційні відходи титановихсплавів) застосовують як 100% компресувати хлор, так і розбавленийповітрям анодний хлоргазу, що отримується в процесі електролізу магнію інатрію. В процесі хлорування оксиди тітансодержащіх мінераліввзаємодіють з хлором та вуглецем і переводяться до хлориди. Процесхлорування проводять при 900-1500 К. Призначення конденсації - відокремитичотирихлористий титан від хлоридів, домішкових елементів і отриматитехнічний чотирихлористий титан.

Очищення технічного чотирихлористого титану. Тут відбувається вжеостаточна очистка чотирихлористого титану від розчинених в ньомудомішок.

Переробка відходів. Що багатший матеріал за вмістом у ньому титану,тим простіше його переробляти шляхом хлорування. Однак з підвищеннямчистоти вихідної сировини вартість його зростає. Тому для промисловоговиробництва чотирихлористого титану застосування тітансодержащіхматеріалів високої чистоти (наприклад титану) економічно не завждивигідно.

Підготовка сировини.
Титанові шлаки, що виходять в результаті руднотермічнихвідновної плавки залізо-титанових концентратів, дроблять в щокові іконусні Дробарки. Після подрібнення шлаки розмелюють у кульовихмлинах. Розмелений шлак повинен містити фракцій +0.1 мм не більше 10%
(за масою) і металевого заліза менше 4%. Після видалення з допомогоюмагнітної сепарації металевого заліза розмелений шлак надходить нахлорування (при використанні сольових хлоратори або апаратів киплячогошару) або у відділення підготовки шихти (брикетування, агломерація,огрудкування) при використанні шахтних хлоратори з рухомим шаром.

Апарати для хлорування. Хлорування в шахтних електропечах і шахтних хлоратори з рухомим шаром.
Шахтна електропіч. На першому етапі розвитку титанової промисловості вЯк основний промислового апарату використовувалися шахтніелектропечі (ШЕП) для виробництва магнію. У титановому виробництві їхконструкція зазнала значних змін. Шахтна електоропечьскладається з двох зон - верхній і нижній. У верхню зону через склепіння печізавантажують шихту; в нижню зону,обладнану електродами, завантажують вугільну насадку і подають хлор.
Шахтні електропечі незамінні при використанні титаномістячи сировини зкомпонентами, хлориди яких нізколетучі (наприклад, перовскіту,титаномагнетиту та ін.) Шахтна електропіч зіграла важливу роль створення тарозвитку вітчизняної титанової промисловості.
Хлоратори з рухомим шаром. У зв'язку з появою титаномістячи шлаків знизьким вмістом у них CaO і MgO шахтні електропечі витисненідосконалим апаратом - хлоратори з рухомим шаром. Основна відмінність йоговід ШЕП - відсутність електрообігріву, складною насадок зони і наявність унижній його частині герметичного розвантажувального пристрою для безперервноговидалення непрохлорірованного залишку.
Остання обставина дозволяє докорінно поліпшитигазодинамічні параметри і різко інтенсифікувати процес, тому щотемпературний режим у хлоратори і апаратах конденсаційної системи легкорегулюється кількістю що подається хлору, завантаженням брикетів і вивантаженнямнепрохлорірованного залишку. Це в значній мірі спрощує процес іполегшує його автоматизацію.

Рівень шихти в хлоратори підтримують в інтервалі 1.2-3.5 м. Дляхлорування застосовують брикети або гранули. Численні способиприготування гранульованої шихти можна розділити на дві принципововідрізняються методи: 1) вуглецевий відновник і сполучна дозуютьсяз двох-триразовим надлишком, внаслідок чого після прокалкі утворюютьсябрикети або гранули з вуглецевих каркасом; 2) компоненти шихтидозуються в строго стехіометричної співвідношенні і готуються такимчином, що в процесі хлорування вони повністю згорали.

Хлорування гранул з зберігається формою вуглецевого брикету вфільтрующем (рухомому шарі). Найбільш повно цей процес описано Мак-
Ферланд і Феттерролом і запатентований поруч авторів. Суть його полягаєв тому, що в шихту для хлорування вводять двох-триразове кількістьвуглецевого відновлення і вуглевмісні сполучного по відношенню достехіометричні необхідному для зв'язування кисню оксидівтітананосодержащего сировини і хлоровоздушной суміші в розрахунку на освітуоксиду вуглецю CO.

Хлорування в хлоратори з розплавом і апаратах з киплячим шаром.

З переходом на сировину, яка містить значну кількість домішок,утворюють нізколетучіе хлориди (лопаріти, перовскіту, шлаки з високимвмістом кальцію), продуктивність зазначених апаратів різко падає.
Тому і шахтні хлоратори найбільш ефективно можна використовувати дляхлорування так званих сухих тітансодержащіх матеріалів. Дляхлорування висококальціевого сировини, а також інших матеріалів,містять підвищені кількості лужноземельних елементів, вигіднішевикористовувати хлоратори, в якому хлорування здійснюється в рідкій ванніз розплавлених хлоридів лужних та лужноземельних металів. Основніпереваги хлоратори з рідкою ванної перед іншими апаратами полягаєв тому, що його конструкція дозволяє безперервно виводити разом з частиноюрозплаву непрохлорірованний залишок і таким чином здійснюватипрактично безперервний процес. Крім того, спрощується підготовка шихти:відпадає потреба в попередньому брикетування матеріалів, так як вхлоратори можна завантажувати порошкоподібну шихту.

Технологія та апаратура хлорування тітансодержащіх матеріалів урозплаві лужних та лужноземельних хлоридів розроблена М.К. Байбекова,
Е.П. Медведчіковим та іншими під керівництвом С.П. Солякова.

У нижній частині хлоратори є фурми і газорозподільнепристрій для подачі хлору; в бічні стінки вмонтовані вугільні абографітові електроди, всередині яких проходять сталеві водоохолоджувальніштанги.
У верхній кришці хлоратори є отвори для розливання розплаву,завантаження шихти і патрубки для відводу парогазової суміші. Розплав зливаютьчерез річки. Хлоратори можуть бути одно-і багатокамерними.

Як рідкої ванни використовують хлориди лужноземельних ілужних металів. Процес хлорування ведуть в інтервалі 1000-1173К.
Температура процесу визначається фізико-хімічними властивостями розплаву --летючістю хлоридів, в'язкістю, плавкість. Шихту, що складається з розмеленоготітансодержащего матеріалу і коксу, завантажують у розплав. У деякихконструкціях компоненти шихти завантажують шнековим живильником роздільно. Передвступом до хлоратори шихту сушать у сушарках до повного видалення вологи талетких.

тепловідвідні елементи, розташовані всередині хлоратори, дозволяютьвідвести значну частку тепла, що утворюється при хлоруванні, і тимсамим, інтенсифікувати процес хлорування. Можливість безперервногооновлення складу розплаву і виведення з процесу непрохлорірованногозалишку забезпечує сталість його газодинамічних характеристик ірівномірну роботу протягом всієї кампанії. Оскільки при хлоруванні врозплаві кисень оксидів тітансодержащего матеріалу і анодного хлоргазу звуглецем утворює в основному CO2, кількість газів, що відходять післяхлоратори в розплаві значно менше, ніж при хлоруванні впсевдозрідженим або рухомому шарі, що сприятливо впливає на роботуконденсаційної системи, тому що за інших рівних умов кількістьтепла, що надійшло з хлоратори в апарати конденсаційної системи,зменшується.

Конденсація і поділ продуктів хлорування.

Під загальноприйнятими і широко ввійшли в промислову практикувиробництва титану термінами «конденсационная система», «з'явитися»мається на увазі цілий комплекс апаратів, технологічних операцій іпроцесів, пов'язаних з отриманням зі складної за складом та фізико-хімічнимивластивостям парогазової суміші (ПГС) рідкого і чотирихлористого титану.
Теоретично технологія відводу тепла, переклад компонентів з пароподібногостану в конденсована, поділ газоподібних, рідких і твердихпродуктів, виділення і очищення чотирихлористого титану принципово невідрізняються від відомих процесів і апаратів, що використовуються в хімічній,нафтохімічної та металургійній промисловості та описаних у спеціальнихкурсах і монографіях. Однак специфічні властивості чотирьоххлористоготитану і супутніх йому хлоридів, а саме: висока хімічнаактивність, токсичність, велика різниця в хімічних властивостях,схильність до комплексоутворення, диспропорціонування, дисоціації впароподібному і конденсованому стані - створюють серйозні труднощіапаратурного і технологічного характеру при розробці та практичнійреалізації теплообмінних і масообмінних процесів і апаратів. І хочастворення і розвиток хлорного металургії титану і рідкісних металів з'явилосяпричиною появи великої кількості робіт з хімії пароподібного стану --абсолютно нового напрямку в хімії - проблема як в науковому, так іпрактичному плані ще далека від свого повного вирішення. Технологічнімежі конденсації і поділу продуктів хлорування залишаються по -як і раніше, найбільш вузьким місцем у технологічному циклі виробництвачотирихлористого титану.

До фізико-хімічному і термодинамічній відносинах парогазова суміш,що виходить з хлоратори з температурою 900-1700К, представляє складнубагатокомпонентну систему, що складається з газоподібних TiCl4, VOCl3, VCl4,
SiCl4, CCl4, S2Cl2, C6Cl6, SiOCl6, Si3O2Cl8, Si4O3Cl10, SnCl4, MoCl5,
MoO2Cl2, CrO2Cl2, AlCl3, FeCl3, CrCl4, FeCl2, ZrCl4, рідких NaCl, KCl,
MnCl2, MgCl2, CaCl2 хлоридів, твердих продуктів C, TiO2, SiO2, Al2O3,частинок шлаку і коксу, а також газів CO, CO2, HCl, H2, Cl2.
У робочому інтервалі температур (900-1800К) компоненти парогазової сумішіможуть вступати між собою в складні взаємодії хімічного характеру.
З достатньою для практичних цілей ступенем наближення можнарозглядати парогазову суміш у стані складного термодинамічногорівноваги. Найбільш простим прикладом гетерогенного рівноваги єрівновагу чистого конденсованого речовини зі своїм насиченим паром. Увідповідно до правила фаз у однокомпонентної системі зі зміноютемператури в умовах моноваріантного рівноваги можуть існувати тількидві фази (рівновагу трьох фаз у однокомпонентної системі можливе тільки внонваріантной точці). Умови рівноваги між фазами визначаєтьсярівнянням Клаузіуса-Клапейрона dp/dt = dH1, 2/T (V2-V1)

Відомі різні варіанти апаратурного оформлення процесуконденсації: роздільна конденсація твердих і рідких хлоридів, спільнаконденсація, комбінована конденсація.

Роздільна конденсація.

При роздільному способі конденсації парогазову суміш охолоджують впершого по ходу апаратах спочатку до точки роси найбільш високоюрідкого хлориду, при цьому все більш висококиплячі хлориди конденсуються.
Після цього парогазова суміш зі зваженими в ній твердими хлоридаминадходить в апарати для розділення твердих і пароподібні хлоридів. Післявідділення твердих хлоридів парогазова суміш надходить у конденсаторинижчих хлоридів.

Спільна конденсація.
При спільній конденсації твердих і рідких хлоридів парогазова суміш зхлоратори надходить безпосередньо в конденсатори змішання-«зрошувальніконденсатори », де зрошується охолодженим рідким чотирьоххлористим титаном.
В якості конденсаторів змішання можна застосовувати також барометричнийконденсатори, порожнисті і насадок скрубери, в вірніше частини якихвмонтовано розбризкують пристрій (форсунки, тарілки, турбіни та ін.)
З зрошувальних конденсаторів парогазова суміш надходить в хвостовіконденсатори для остаточного доулавліванія чотирихлористого титану, аутворена твердими хлоридами пульпа, прямує в хлоратори або сухіконденсатори. При такому способі конденсації все тепло, виділенепарогазової сумішшю при її охолодженні і конденсації, відводиться тількичотирьоххлористим титаном.

Очищення технічного чотирихлористого титану.

чотирихлористий титан, що отримується в промисловості хлоруваннямтітансодержащіх матеріалів у присутності вуглецевмісний відновлювача,містить значну кількість розчинених і зважених домішок,які можна умовно розділити на три основні групи: гази: HCl, CO2,
COCl2, NOCl, N2, O2, Cl2, COS та ін, сконденсованих хлориди CCl4, CHCl3,
Cr2O2Cl2, CCl3COCl, VOCl3, SiCl4, SiOCl6, SOCl2, SO2Cl2, тверді хлориди іоксихлорид FeCl3, FeCl2, TiOCl2, MgCl2, C6H6, POCl3, AlCl3.

Відділення твердих суспензій. Чотирихлористий титан від твердих суспензійочищають відстоюванням і фільтрацією, що здійснюються в герметичнихвідстійниках чи в фільтрах різної конструкції. Як фільтруєоснови використовують керамічні, металокерамічні пористі патрони іпластини, склотканини, азбестову набивання, кислотостійкі тканини зштучного волокна та ін

Хімічна очистка TiCl4 від оксітріхлоріда ванадію. Найбільшепоширення набули способи із застосуванням як реагенти мідногопорошку, сірководню, нижчих хлоридів титану.

Очищення мідним порошком - найбільш ефективний та універсальний метод,тому що, крім ванадію, мідний порошок видаляє сірку і частково органічніз'єднання. Він порівняно простий у апаратурно оформленні, при цьомумідний порошок не утворює сполук, що забруднюють TiCl4.

промислової У закордонній практиці відомий також сірководневийметод очищення. Суть цього методу полягає в тому, що розчинні у TiCl4з'єднання ванадію і алюмінію енергійно взаємодіють з H2S, утворюючинерозчинні опади. Цей метод відносно дешевий по витратахвиробництва, але складний у апаратурного оформлення.
Ректифікація є найбільш ефективним методом з найбільшпоширених методів розділення та очищення речовин з помітнорозрізняються тиском пари при температурі процесу.

Металлотерміческое виробництво титану.

Магніетерміческое виробництво титану.

Магніетерміческое виробництво титану засноване на реакції

TiCl4 +2 Mg = Ti +2 MgCl2.

Перші уявлення про механізм відновного процесусклалися під впливом результатів лабораторних досліджень Уотмана та ін
Було встановлено, що спочатку освіта губки починається на стінціреактора на рівні дзеркала розплавленого магнію. З плином часувідбувається зростання губки вгору і до центру реактора. Було висловлено думку, щоосновна взаємодія відбувається на поверхні губки між TiCl4 ірідким магнієм, який за рахунок капілярних сил дифундує в губчастоїмасі, виходячи на її поверхню. Утворюється MgCl2 стікає по поверхнівниз на дно апарату. У роботі визначальна роль поверхневих явищ булаобгрунтована дослідами, в яких в реакційний простір апарату ввертикальному положенні поміщали сталеві стрижні: частина з них булаприварена до дна реактора і виступала над рівнем рідкого магнію. Іншачастина була приварена до кришки реактора так, щоб їх торці не торкалисярівня магнію. Губка титану утворилася тільки в тих стрижнях, яківиступали з магнію над розплавом.

Технологія та апаратура магніетерміческого процесу відновлення.
Апаратурне оформлення та технологія процесу відновленняобумовлюється специфічними властивостями титану і магнію, а саме: титан в нагрітому стані активно взаємодіє з киснем,азотом, вуглецем, парами води. Крім того, при нагріванні вище 1353К титан ззалізом утворює легкоплавких евтектики;відновлення чотирихлористого титану магнієм супроводжується виділеннямвеликої кількості тепла, яке потрібно відводити від апарату;оскільки в процесі відновлення кількість утворюється хлориду магніюза обсягом в 10.4 разів перевищує кількість утворюється титану, то длязабезпечення максимального використання ємності апарату хлористий магнійнеобхідно видаляти; контакт чотирихлористого титану і розплавленого магнію з повітрямпри їх введенні в апарат неприпустимий як з точки зору їх забруднення, такі за умовами техніки безпеки. Тому необхідно забезпечити умовигерметичній їхнього завантаження в апарат.

В даний час для виробництва титану використовуються герметичніапарати, виготовлені з нержавіючої сталі, обладнані пристроямидля завантаження магнію і чотирихлористого титану, а також зливу хлористогомагнію. Апарат поміщають у піч, оснащену повітряним колектором дляохолодження реакційної зони апарату. Процес відновлення ведуть взахисній атмосфері інертного газу - гелію або аргону.

Склалася наступна практика і послідовність виконання основнихтехнологічних операцій. Відновлювач одноразово завантажують узаповнений інертним газом реактор з таким розрахунком, щоб забезпечитипотреба всього циклу відновлення. Потім на поверхню магніюздійснюється безперервна регламентована подача чотирьоххлористоготитану. Утворюється, хлористий магній, що має в порівнянні з магніємбільшу питому вагу, опускається на дно реактора, піднімаючи тим самимрівень металевого магнію. Для видалення хлористого магнію необхіднопідтримувати температуру утворюються продуктів відновлення кількавище точки плавлення хлориду. Але для забезпечення можливості здійсненняінтенсифікації високоекзотерміческого магніетерміческого процесунеобхідно використовувати інтенсивне охолодження реактора. Таким чином,постає завдання створення такої конструкції печі і системи охолодженняреактора, які можуть задовольнити суперечливим вимогамтехнології: інтенсифікації тепловідводу від апарата при підтримці на йогоповерхні досить високої температури. Труднощі виникають також черезтого, що основне вогнище тепловиділення, що знаходиться поблизу кордону розділуконденсованої і парогазової фаз, у зв'язку з накопиченням в реакторіпродуктів відновлення і періодичними сливами хлористого магнію змінюєсвоє розташування.

титанової губки витягують з реторт пневматичними зубилами. Інодів нижній частині перед відновленням кладуть товсте помилкове дно, якимвидавлюють вміст переверненої реторти за допомогою штока гідравлічногопреса. Відокремити частину забруднену оксидами, губку дроблять на особливихзубчастих і дискових машинах і поділяють на фракції по крупності.

Йодідное рафінування титанової губки з отриманням щільного металупо реакції:

Ti +2 I2 = TiI4дозволяє частково видалити домішки кисню, азоту, заліза, магнію та ін,підвищивши чистоту металу більш ніж до 99.9%.

Основні області застосування титану і його сплавів.

Титан завдяки хорошому поєднанню механічних і технологічнихвластивостей і високої корозійної стійкості знаходить широке застосування в самихрізних галузях промишленгості: авіакосмічної, хімічному і нафтовомумашинобудуванні, чорної і кольорової металургії, харчової промисловості і вінших галузях.

Застосування титану в авіабудуванні.

Авіаційна промисловість була першим споживачем титану. Створеннялітальних апаратів зі швидкостями близькими до швидкості звуку іпереважаючими її, визначило ряд технічних та економічних вимог доконструкційних матеріалів, що йдуть на виготовлення корпусу літака і йогообшивки, а також двигунів, які неможливо було задовольнити беззастосування матеріалів на основі титану. Авіаційно-космічна техніка ізараз визначає темпи розвитку титанової промисловості, хоч частка її взагальному обсязі споживання титану поступово знижується.

Застосування титану в хімічній промисловості,

машинобудуванні та інших галузях народного господарства.

Завдяки високій корозійної стійкості титан і його сплави широковикористовуються в хімічній промисловості: теплообмінники та Випарнаапаратура, реактори, скрубери, сушарки, розділові колони, ємності,насоси,інше обладнання. Приблизно 30% титану витрачається на виготовленнякомунікацій з титану, прімеяемих в хімічній промисловості,використовується в хлорного виробництві.

Широке застосування титан знаходить у виробництві штучноговолокна, барвників, азотної кислоти, синтетичних жирних кислот,хлорованих вуглеводнів, кальцинованої соди, в хлорорганічнимсинтезі, у багатьох агресивних середовищах.

Великий інтерес викликає застосування фасонного лиття длявиготовленнятитанових насосів і запірної арматури.

У світовій практиці труби з титану широко застосовують у нафтовійпромисловості

У суднобудуванні зі збільшенням розмірів кораблів потрібні все більшепотужні турбінні двигуни, парові котли та конденсатори.

За обсягом застосування титану кольорова металургія займає друге місцесеред цивільних галузей промисловості. Найбільше поширеннятитанове обладнання отримало на підприємствах кобальтово-нікелевої ітитаново-магнієвою промисловості, а також у виробництві міді, цинку,свинцю, ртуті та інших металів.

Титан застосовується як елемент, що підвищує твердістьалюмінієвих сплавів, і модифікатора, що дозволяє отримувати дрібнозернистуструктуру металу.

Добавки титану підвищують якість чавуну і сталі. Окремо або зіншими елементами титан застосовується як розкислювач при виробництвібагатьох нізколегірованих і вуглецевих сталей.

Список використаної літератури.
Титан; В. А. Гармата, О.М.. Петрунько, Н. В. Галицький, Ю. Г. Олесов, Р.А . Сандлер
1983р.
Загальна металургія; М.М. Севрюков, Б.А. Кузьмін, Е.В. Челіщев 1976р.