Металургія титану

РЕФЕРАТ.

Металургія титана.

преподаватель.

студент Д. В. Котов.

Титаносодержащие мінерали. Титан одна із найпоширеніших хімічних елементів як за змістом їх у земної корі, і наявністю мінералів цього металу у дуже багатьох гірських породах.

Відомо більш 80 мінералів, котрі за сумарному змісту титану становлять досить велику частку у земної корі. Найважливіші мінерали титану в основному входять до складу п’яти характерних груп — рутила, ільменіту, перовскита, ниоботанталотитанатов і сфена, у тому числі найбільше значення мають групи рутила і ильменита.

Титанові мінерали — ильменит, рутил, сфен — зустрічаються в розсіяному стані майже переважають у всіх типах порід — магматичних та його эффузивах, в породах метаморфічного комплексу (гнейси, амфиболиты, слюди), соціальній та осадових породах, особливо у глинах, бокситах, пісках і песчаниках. Переважна більшість відомих мінералів титану народилося зв’язки Польщі з магматогенными процесами, у яких формуються мінерали цього металу у поєднанні з киснем і залізом й у меншою мірою — з кальцієм i кремнием.

Родовища і руди титану. Різні за величиною і генетичному типу родовища титану поширені у багатьох районах земної кулі. Попри велике розмаїтість цих родовищ, промислові запаси титану представлені переважно ильменитом і рутилом — основними мінералами, з яких великому промисловому масштабі виробляють титан, його пігментний діоксид і інші хімічні сполуки. Родовища титану магматического виду, зазвичай, присвячені масивам основних порід нормального і лужного низки докембрийского і рідше нижнепалеозойского віку. Зазначені родовища формуються на великій глибині, де за змісті в базальтовій магмі хоча б 1% діоксиду титану у процесі повільної її кристалізації можливо освіту ділянок, значно збагаченим цим диоксидом і що становлять родовища титанових руд. Багаті й великі родовища цього зустрічаються в глибоко еродованих поясах. Родовища титану екзогенного типу присвячені масивам, підданим глибокому хімічному вивітрюванню древніх метаморфогенных комплексів, містять стійкі сполуки титану. У процесі формування таких родовищ спочатку створюються залишкові элювиально-делювиальные родовища не збагачених стійкими мінералами титану породи, та був при розмиванні гірських цих корів вивітрювання формуються багаті розсипи титанових мінералів. У структурно-геологическом відношенні для пошуків багатих і великих родовищ титану сприятливими є сучасні або стародавні освіти прибережних морських рівнин. Метаморфогенные родовища титану часто присвячені титанорудным районам з наявністю у яких магматогенных і екзогенних месторождений.

Переробка рудного сырья.

Промислові засоби одержання титану, а його основних сполук базуються на використанні як вихідного сировини титанових концентратів, містять щонайменше 92−94% TiO2 в рутиловых концентратах, 52- 65% TiO2 в ильменитовых концентратах з розсипів і 42−47% TiO2 в ильменитовых концентратах із корінних родовищ. У Росії її ильменитовые концентрати використовуються головним чином ролі сировини для випуску діоксиду титану, а металу, і навіть виплавки феросплавів і карбідів, а рутиловые — для обмазки зварювальних электродов.

Близько 50% світового виробництва титанових концентратів виходить з переробці руд россыпных родовищ і 50% - на переробці руд корінних родовищ. Збагачення руд всіх россыпных і більшості руд корінних родовищ здійснюються з допомогою на початку процесу найбільш простого і дешевого гравітаційного способу. При збагаченні складних корінних руд іноді використовують флотацию, що, зокрема, належить для переробки руд родовища титаномагнетиков Телнес в Норвегии.

Процес нефлотационного збагачення, зазвичай, ввозяться дві стадії. Перша стадія залежить від первинному гравітаційному збагаченні, у якому виходить чорнової колективний концентрат. Друга стадія залежить від селекції (доведенні) зазначеного колективного концентрату методами магнітної і електричної сепарації із отриманням індивідуальних рутилового, ільменітового, цирконієвого, монацитового, дистенсиллиманитового, ставролитового та інших концентратів. У процесах первинного збагачення широке застосування отримали удосконалені гидроциклоны, багатоярусні конічні і многосекционные гвинтові сепаратори й у меншою мірою концентраційні столи й те сепарационное оборудование.

Доведення чорнових колективних концентратів полягає в використанні у різному поєднанні електромагнітної і електростатичної сепарації. Найбільшою магнітної сприйнятливістю серед входять до складу колективних концентратів мінералів має ильменит і такий його монацит, у те час як рутил і циркон немагнитны.

Селекція входять до складу колективних концентратів немагнітних мінералів полягає в використанні різної їх електричної провідності, у напрямку зниження якої зазначені мінерали містяться у наступний ряд: магнетит-ильменит-рутил-хромит-лейскосен-гранат-монацит-турмалин-циркон-квар ц.

Отже, тоді як колективному концентраті переважають рутил, циркон і алюмосиликаты, то процес доводки починається звичайно з переділу електростатичної сепарації. Якщо ж у колективному концентраті переважає ильменит, то технологічний процес доводки починається з переділу магнітної - сепарації. При доведенні чорнових колективних концентратів широко застосовується гвинтові сепаратори, пластинчасті і роликові магнітні сепаратори мокрого і сухого дії із високим напруженістю магнітного поля, магнітні сепаратори з перехресними стрічками, і навіть пневматичні і мокрі концентраційні столи й те оборудование.

Останнім часом підвищення вилучення мінералів з вихідного сировини дедалі більше використовується так званий процес оттирки, що полягає в обробці колективного концентрату розчинами луги чи слабкої плавикової кислоти при інтенсивному перемішуванні. У цьому із поверхні мінералів, в частковості рутила і циркону, видаляються залізисті і глинисті плівки, що утрудняють селекцію материалов.

Виплавка титанових шлаков.

Цю восстановительную плавку проводять у трехэлектродных круглих електропечах потужністю 3,5−20 МВА, з облаштування подібних з застосовуваним для плавки нікелю, электротермии цинку чи сталеплавильными. Температура переділу 1650−1750 градусів. Середовище мусить бути умеренно-восстановительной, вугільна підбійка непридатна. Подину викладають притертым магнезитовым цеглою, стіни захищають гарниссажем з тугоплавкого шлаку, нагромадженим по особливому режиму. Чугун випускають через льотку, підняту над подом на 400 мм, а шлак-через жужільну льотку, іноді - разом із чугуном.

Шихту готують з концентрату (-3 мм) і антрациту чи газового вугілля (-0,5 мм), у яких золи повинно бути більше відповідно 10 і 4%. Після перемішування зі сполучною — сульфит-целлюлозным щелоком в обогреваемом смесителе шихту брикетируют на валковых пресах. Брикети теплопроводнее порошку поспішають і зменшують винесення пилу, але виготовлення їх обходиться дорого, тому вони становлять тільки п’яту частину завантаження, дополняемую порошком чи окатышами.

Завдання плавки — отримати багатий титановий шлак і чавун, перехід заліза куди обмежують: FeO єдине речовина, що дозволяє отримати помірковано в’язкий шлак, за браку його був потрібен зайвий перегрів. Щоб уникнути розведення шлаку і зайвих витрат, флюси застосовують рідко. На відміну від кольорової та чорної металургії тут над чавуном виходить сплав титанатов, а чи не силікатів. Титанаты заліза більш легкоплавки, ніж окисли титану, особливо ильменит (1400 градусів) і Fe2TiO4 (1395 градусів), вони у основному поспішають і зменшують в’язкість шлаку. Відновлення FeO і TiO до металу можна записати загалом рівнянням (228), з яких 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 різниці спорідненості цих металів до кисню і від парциального тиску окису вуглецю в порах шихти, що визначається витратою відновлювача і температурою. Насправді рівновагу не досягається через відновлення заліза, накопичення чавуну на початку перерозподілу й нестачі часу для наступного вирівнювання складу фаз.

Плавку ведуть періодично чи або безупинно, у разі в шлаках вдається залишити лише п’ять% окису заліза, тоді як у другому 8−15%; безперервний переділ продуктивнішими повніший автоматизирован.

Для збільшення проплава і тенденції зниження витрати енергії шихту попередньо підігрівають в трубчастих печах, спалюючи мазут чи газ. При цьому 1 т шлаку сумарно витрачають 1750 кВт*ч.

Виробництво четыреххлористого титана.

Під терміном «хлорування» розуміють зазвичай процес, у якому хлор у цьому чи іншій формі взаємодіє зі окислами елементів чи іншими їх сполуками, створюючи хлориди чи оксихлориды, виділені у вигляді індивідуальних хімічних речовин чи його сумішей. Перевага процесу хлорування над іншими металургійними процесами у тому, що одержувані у своїй хлориди елементів мають температуру плавлення і кипіння значно нижчі від температур плавлення і кипіння окислів чи інших сполук відповідних елементів. Це важливе властивість хлоридів дає можливість окреслити ті чи інші корисні компоненти сировини за більш низьких температурах і з допомогою простіших технологічних прийомів. Різке відмінність фізичних властивостей хлоридів — температури плавлення, кипіння, сублімації - дає змогу розподілити окремі елементи чи групи елементів звичайній термічної разгонкой із наступною фракційної конденсацією. У виробництві титану, цирконію, ніобію застосування хлорування окисных сполук цих елементів є основним способом отримання цих элементов.

Через війну хлорування відбувається або окислювання металу хлором, або заміщення кисню оксидів хлором. Загалом вигляді схема цього процесу має такими уравнениями:

Me + Cl2= MeCl2;

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

Слід сказати одну істотну особливість процесу хлорування- величезну швидкість хімічних реакцій високий ступінь хлорування всіх компонентів. Це значною мірою полегшує завдання управління процесом і зводить її фактично регулювання фізичних параметрів: газодинамики процесу, розмірів поверхонь контактируемых фаз, кількості подводимого і відведеного тепла. У цьому практично намагаються хімічні чинники стабілізувати з допомогою сталості температурного режиму та хімічного складу вихідного сырья.

У цій багаторічної вітчизняної і закордонної промислової практиці температурного режиму процесу хлорування підтримують в інтервалі температур 973−1100 До для хлораторов з сольовий ванній та 1100−1500 До для шахтних хлораторов. Ці інтервали вважаються загальноприйнятими, та їх підтримки конструкцію хлораторов вводяться додаткові энергоподводящие чи энергоотводящие елементи або ж вони коригуються відповідними технологічними прийомами. Питання оптимальної температурі як і і питання максимальної (адиабатной) температурі процесів хлорування, має важливе теоретичне і практичне значение.

Принципова схема производства.

Процес виробництва четыреххлористого титану складається з п’ятьох основних переділів: підготовки сировини, хлорування, конденсації продуктів хлорування, очищення четыреххлористого титану, а переробки отходов.

Підготовка сировини залежить від приготуванні брикетів з титансодержащего матеріалу і коксу, придатних для хлорування. Цей переділ включає операції роздрібнення, розмелювання, змішання, брикетування і прокалки брикетов.

Хлорування ввозяться різних апаратах: а) із статичним чи нерухомим шаром шихти (шахтні електропечі, шахтні хлораторы); з рідкої ванній з розплавлених хлоридів лужних чи щелочноземельных металів (сольовий хлоратор); в) з псевдокипящим шаром шихти. Для хлорування титансодержащих матеріалів (титансодержащие шлаки, штучний і природний рутил, некондиційні відходи титанових сплавів) застосовують як 100% компрессированный хлор, і розведений повітрям анодный хлоргаз, отримуваний у процесі електролізу магнію і натрію. У процесі хлорування оксиди титансодержащих мінералів взаємодіють із хлором і вуглецем і перетворюються на хлориди. Процес хлорування проводять при 900−1500 До. Призначення конденсації - відокремити чотирихлористий титан від хлоридів, домішкових елементів й одержати технічний чотирихлористий титан.

Очищення технічного четыреххлористого титану. Тут відбувається вже остаточна очищення четыреххлористого титану розчинених у ньому примесей.

Переробка відходів. Що багатша матеріал за змістом у ньому титану, тим простіше його переробляти шляхом хлорування. Проте якщо з підвищенням чистоти вихідного сировини вартість його зростає. Тож промислового виробництва четыреххлористого титану застосування титансодержащих матеріалів високої чистоти (наприклад титану) економічно який завжди выгодно.

Підготовка сировини. Титанові шлаки, отримувані внаслідок руднотермической відновлювальної плавки железо-титановых концентратів, подрібнюють в щековой і конусной дробилках. Після подрібнення шлаки розмелюють в кульових млинах. Розмелений шлак мусить мати фракцій +0.1 мм трохи більше 10% (щодо маси) і металевого заліза до 3,6%. Після відходу з допомогою магнітної - сепарації металевого заліза розмелений шлак надходить на хлорування (під час використання сольових хлораторов чи апаратів киплячого шару) чи відділення підготовки шихти (брикетування, агломерація, окомкование) під час використання шахтних хлораторов з забезпеченням рухомим слоем.

Апарати для хлорування. Хлорування в шахтних електропечах і шахтних хлораторах з забезпеченням рухомим шаром. Шахтна електропіч. У першому етапі розвитку титанової промисловості, у ролі основного промислового апарату використовувалися шахтні електропечі (ШЭП) для магнію. У титановому виробництві їх конструкція піддавалася значних змін. Шахтна электоропечь і двох зон — верхньої та нижньої. У верхню зону через звід печі завантажують шихту; в нижню зону, обладнану електродами, завантажують вугільну насадку і подають хлор. Шахтні електропечі незамінні під час використання титановмісної сировини з компонентами, хлориди яких низколетучи (наприклад, перовскиты, титаномагнетиты та інших.). Шахтна електропіч відіграла важливу роль створенні та розвитку вітчизняної титанової промисловості. Хлоратор із жвавим шаром. У зв’язку з появою титаносодержащих шлаків з низьким вмістом у них CaO і MgO шахтні електропечі витіснені більш досконалим апаратом — хлоратором з забезпеченням рухомим шаром. Основне відмінність його від ШЭП — відсутність электрообогрева, складної насадочной зони і у нижньої його частину герметичного розвантажувального устрою для безперервного видалення непрохлорированного залишку. Остання обставина дозволяє докорінно поліпшити газодинамические параметри і різко інтенсифікувати процес, оскільки температурного режиму в хлораторе і апаратах конденсационной системи легко регулюється кількістю подаваного хлору, завантаженням брикетів і розвантаженням непрохлорированного залишку. Це значною мірою спрощує процес і полегшує його автоматизацию.

Рівень шихти в хлораторе підтримують в інтервалі 1.2−3.5 м. Для хлорування застосовують брикети чи гранули. Численні способи приготування гранульованої шихти можна розділити на принципово відмінних методу: 1) вуглеродний восстановитель і сполучне дозируются з дво-триразовим надлишком, унаслідок чого після прокалки утворюються брикети чи гранули з углеродистым каркасом; 2) компоненти шихти дозируются у суворо стехиометрическом соотношенни і готуються таким чином, у процесі хлорування вони цілком сгорали.

Хлорування гранул з збереження формою вуглецевого брикета в фильтрующем (рухливому шарі). Найповніше той процес описаний МакФерландом і Феттерролом і запатентовано поруч авторів. Суть його у цьому, що у шихту для хлорування вводять дво-триразове кількість вуглецевого відновлювача і углесодержащего зв’язувальної стосовно стехиометрически необхідного для зв’язування кисню оксидів титананосодержащего сировини й хлоровоздушной суміші для освіту оксиду вуглецю CO.

Хлорування в хлораторах з расплавом і апаратах з бурхливим слоем.

З переходом сировини, що містить значну кількість домішок, їхнім виокремленням низколетучие хлориди (лопариты, перовскиты, шлаки з великим змістом кальцію), продуктивність зазначених апаратів різко падає. Тож і ми шахтні хлораторы найефективніше можна використовуватиме хлорування про сухих титансодержащих матеріалів. Для хлорування высококальциевого сировини, а як і інших матеріалів, містять підвищені кількості щелочноземельных елементів, вигідніше використовувати хлоратор, у якому хлорування ввозяться рідкої ванній з розплавлених хлоридів лужних і щелочноземельных металів. Основні переваги хлоратора з рідкої ванній над іншими апаратами полягає у цьому, що конструкція його дозволяє безупинно виводити разом із частиною розплаву непрохлорированный залишок отже здійснювати практично безперервний процес. З іншого боку, спрощується підготовка шихти: відпадає потреба в попередньому брикетуванні матеріалів, позаяк у хлоратор можна завантажувати порошкообразную шихту.

Технологія і апаратура хлорування титансодержащих матеріалів розплаві лужних і щелочноземельных хлоридів розроблена М. К. Байбековым, Э. П. Медведчиковым та інші під керівництвом С. П. Солякова.

У частині хлоратора є фурмы і газораспределительное пристрій на шляху подання хлору; в бічні стінки вмонтовані вугільні чи графітові електроди, всередині яких проходять сталеві водоохлаждаемые штанги. У верхньої кришці хлоратора є отвори для розливання розплаву, завантаження шихти і патрубки це про людське парогазовой суміші. Розплав зливають через льотки. Хлораторы може бути однеі многокамерными.

Як рідкої ванни використовують хлориди щелочноземельных і лужних металів. Процес хлорування ведуть у інтервалі 1000−1173К. Температура процесу визначається фізико-хімічними властивостями розплаву — летучестью хлоридів, в’язкістю, плавкостью. Шихту, що складається з розмеленого титансодержащего матеріалу і коксу, завантажують в розплав. У деяких конструкціях компоненти шихти завантажують шнековым питателем роздільно. Перед надходженням в хлоратор шихту сушать в сушарках до видалення вологи і летучих.

Теплоотводящие елементи, розташовані всередині хлоратора, дозволяють відвести значну частину тепла, що утворюється під час хлорування, і тих самим, інтенсифікувати процес хлорування. Можливість безперервного відновлення складу розплаву і виведення з процесу непрохлорированного залишку забезпечує сталість його газодинамических характеристик і рівномірну роботу у протягом всієї кампанії. Бо за хлоруванні в розплаві кисень оксидів титансодержащего матеріалу і анодного хлоргаза з вуглецем утворює переважно CO2, кількість відведених газів після хлоратора в розплаві значно менше, аніж за хлоруванні в псевдоожиженном чи рухливому шарі, що позитивно впливає працювати конденсационной системи, бо за інших рівних умов кількість тепла, надходження з хлоратора в апарати конденсационной системи, уменьшается.

Конденсація і поділ продуктів хлорирования.

Під загальноприйнятими і дуже ввійшли на промислову практику виробництва титану термінами «конденсаційна система», «конденсація» мається на увазі ціле пасмо апаратів, технологічних операцій та процесів, що з отриманням зі складної за складом і фізико-хімічним властивостями парогазовой суміші (ПГС) рідкого і четыреххлористого титану. Теоретично технологія відводу тепла, переклад компонентів з пароподібного стану в конденсированное, поділ газоподібних, рідких, i твердих продуктів, виділення очищення четыреххлористого титану принципово не від відомих процесів і апаратів, які у хімічної, нафтохімічної і металургійної в промисловості й описаних у спеціальних курсах і монографіях. Проте специфічні властивості четыреххлористого титану, а супутніх йому хлоридів, саме: висока хімічна активність, токсичність, велика різниця в хімічних властивості, схильність до комплексообразованию, диспропорционированию, дисоціації в пароподібному і конденсированном стані - створюють серйозні труднощі апаратурного і технологічного характеру в розробці й практичної реалізації теплообмінних і масообмінних процесів і апаратів. І хоча створення й розвиток хлорним металургії титану, а рідкісних металів стало причиною появи значної частини робіт з хімії пароподібного стану — геть нової напрями у хімії - проблема як у Науковому, і практичному плані далека ще від своєї повного рішення. Технологічні межі конденсації й міжнародного поділу продуктів хлорування залишаються поколишньому найвужчим місцем технологічному циклі виробництва четыреххлористого титана.

До фізико-хімічному і термодинамическом відносинах парогазовая суміш, що з хлораторов з температурою 900−1700К, представляє складну многокомпонентную 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 З, TiO2, SiO2, Al2O3, частинок шлаку і коксу, і навіть газів CO, CO2, HCl, H2, Cl2. У робочому інтервалі температур (900−1800К) компоненти парогазовой суміші можуть вступати між собою у складні взаємодії хімічного характеру. З достатнім для практичних цілей ступенем наближення можна розглядати парогазову суміш може складного термодинамічної рівноваги. Найпростішим прикладом гетерогенного рівноваги є рівновагу чистого конденсованого речовини зі своїми насиченим пором. У відповідність до правилом фаз в однокомпонентной системі зі зміною температури за умов моновариантного рівноваги можуть існувати дві фази (рівновагу трьох фаз в однокомпонентной системі можна тільки в нонвариантной точці). Умови рівноваги між фазами визначається рівнянням Клаузиуса-Клапейрона dp/dt=dH1,2/T (V2-V1).

Відомі різні варіанти апаратурного оформлення процесу конденсації: роздільний конденсація твердих і рідких хлоридів, спільна конденсація, комбінована конденсация.

Роздільна конденсация.

При окремому способі конденсації парогазову суміш охолоджують в перших у процесі апаратах спочатку до точки роси найбільш высококипящего рідкого хлориду, у своїй дедалі більше висококиплячі хлориди конденсуються. Після цього парогазовая суміш зі виваженими у ній твердими хлоридами вступає у апарати потреби ділити твердих і парообразных хлоридів. Після відділення твердих хлоридів парогазовая суміш вступає у конденсатори нижчих хлоридов.

Спільна конденсація. При спільної конденсації твердих і рідких хлоридів парогазовая суміш із хлоратора надходить у конденсатори смешения-«оросительные конденсатори», де зрошується охолодженим рідким четыреххлористым титаном. Як конденсаторів змішання можна використовувати також барометрические конденсатори, порожнисті і насадочные скрубберы, в вірніше частини, яких вмонтовано разбрызгивающее пристрій (форсунки, тарілки, турбіни та інших.). З зрошувальних конденсаторів парогазовая суміш вступає у хвостові конденсатори для остаточного доулавливания четыреххлористого титану, а освічена твердими хлоридами пульпу, направляють у хлоратор чи сухі конденсатори. За такої способі конденсації все тепло, виділений парогазовой сумішшю у її охолодженні і конденсації, дається лише четыреххлористым титаном.

Очищення технічного четыреххлористого титана.

Чотирихлористий титан, отримуваний у промисловості хлоруванням титансодержащих матеріалів присутності углеродсодержащего відновлювача, містить значну кількість розчинених і зважених домішок, які можна умовно розділити втричі основні групи: гази: HCl, CO2, COCl2, NOCl, N2, O2, Cl2, CO та інших., сконденсовані хлориди CCl4, CHCl3, Cr2O2Cl2, CCl3COCl, VOCl3, SiCl4, SiOCl6, SOCl2, SO2Cl2, тверді хлориди і оксихлориды FeCl3, FeCl2, TiOCl2, MgCl2, C6H6, POCl3, AlCl3.

Відділення твердих суспензій. Чотирихлористий титан від твердих суспензій очищають відстоюванням і фільтрацією, здійснюваними в герметичних відстійниках чи фільтрах різної конструкції. Як фільтруючій основи використовують керамічні, металокерамічні пористі патрони і пластини, стеклоткани, асбестовую набивання, кислотостойкие тканині з штучного волокна і др.

Хімічна очищення TiCl4 від окситрихлорида ванадію. Найбільше торгівлі поширення набули способи із застосуванням як реагентів мідного порошку, сірководню, нижчих хлоридів титана.

Очищення мідним порошком — найбільш ефективний і універсальний метод, оскільки, крім ванадію, мідний порошок видаляє сірку і лише частково органічні сполуки. Він порівняно простий в аппаратурном оформленні, у своїй мідний порошок не утворює сполук, забруднюючих TiCl4.

У зарубіжній промислової практиці відомий також сероводородный метод очищення. Сутність цього методу у тому, що розчинні в TiCl4 сполуки ванадію і алюмінію енергійно взаємодіють із H2S, створюючи нерозчинні опади. Цей метод щодо дешевий по недоліків виробництва, але складний в аппаратурном оформленні. Ректифікація є найефективнішим методом із найбільш поширених методів розділення бізнесу і очищення речовин з помітно различающимся тиском парів за нормальної температури процесса.

Металлотермическое виробництво титана.

Магниетермическое виробництво титана.

Магниетермическое виробництво титану грунтується на реакции.

TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2.

Перші ставлення до механізмі відновного процесу склалися під впливом результатів лабораторних досліджень Уотмана та інших. Встановлено, що спочатку освіту губки починається на стінці реактора лише на рівні дзеркала розплавленого магнію. З часом відбувається зростання губки вгору й за до центра реактора. Прозвучало думка, що основне взаємодія відбувається лежить на поверхні губки між TiCl4 і рідким на магній, який через рахунок капілярних сил дифундує в губчастої масі, виходячи їхньому поверхню. Утворений MgCl2 стікає поверхнею вниз на дно апарату. Діяльність визначальна роль поверхневих явищ була обгрунтована дослідами, яких у реакційний простір апарату в вертикальному становищі поміщали сталеві стрижні: частина їх було приварена до дну реактори й виступала над рівнем рідкого магнію. Інша частина суспільства була приварена до кришці реактора те щоб їх торці стосувалися б рівня магнію. Губку титану утворилася лише у стрижнях, які виступали з магнію над расплавом.

Технологія і апаратура магниетермического процесу відновлення. Аппаратурное оформлення й технологія процесу відновлення обумовлюється специфічними властивостями титану, а магнію, саме: титан в нагрітому стані активно взаємодіє зі киснем, азотом, вуглецем, парами води. З іншого боку, при нагріванні вище 1353К титан з залізом утворює легкоплавкую эвтектику; відновлення четыреххлористого титану на магній супроводжується виділенням великої кількості тепла, потрібної відводити від апарату; що у процесі відновлення кількість що утворюється хлориду магнію за обсягом в 10.4 разів перевищує кількість що утворюється титану, то тут для забезпечення максимального використання ємності апарату хлористий магній необхідно видаляти; контакт четыреххлористого титану, а розплавленого магнію з повітрям за її запровадження у апарат неприпустимий і з погляду їхнього забруднення, так і за умовами техніки безпеки. Тому необхідно забезпечити умови герметичною їх завантаження в аппарат.

Нині для титану використовуються герметичні апарати, одержані із нержавіючої стали, обладнані пристроями для завантаження магнію і четыреххлористого титану, і навіть зливу хлористого магнію. Апарат вміщують у піч, оснащену повітряним колектором для охолодження реакційної зони апарату. Процес відновлення ведуть у захисної атмосфері інертного газу — гелію чи аргона.

Склалася наступна практика і послідовність виконання основних технологічних операцій. Восстановитель одноразово завантажують в заповнений інертним газом реактор з такою розрахунком, щоб забезпечити потребу всього циклу відновлення. Потім на поверхню магнію здійснюється безперервна регламентована подача четыреххлористого титану. Утворений хлористий магній, має проти на магній більший питому вагу, опускається на дно реактора, піднімаючи цим рівень металевого магнію. Для видалення хлористого магнію необхідно підтримувати температуру які виникають продуктів відновлення кілька вище точки плавлення хлориду. Для забезпечення можливість здійснення інтенсифікації высокоэкзотермического магниетермического процесу необхідно використовувати інтенсивне охолодження реактора. Отже, виникає завдання створення такої конструкції печі і системи охолодження реактора, що потенційно можуть задовольнити суперечливим вимогам технології: інтенсифікації тепловідведення від апарату за підтримки з його поверхні досить високої температури. Труднощі виникають також через те, що основний осередок тепловыделения, які перебувають поблизу кордону розділу конденсованої і парогазовой фаз, у зв’язку з накопиченням в реакторі продуктів поновлення і періодичними зливами хлористого магнію змінює своє расположение.

Титанову губку беруть із реторт пневматичними зубилами. Іноді у нижній частині перед відновленням кладуть товсте хибне дно, яким видавлюють вміст перевернутої реторти з допомогою штока гідравлічного преса. Розокремивши частина забруднену окислами, губку подрібнюють на особливих зубчастих і дискових машинах і поділяють на фракції по крупности.

Йодидное рафінування олії титанової губки із отриманням щільного металу по реакции:

Ti+2I2=TiI4 дозволяє частково видалити домішки кисню, азоту, заліза, магнію та інших., підвищивши чистоту металу більш як на 99.9%.

Основні області застосування титану, а його сплавов.

Титан завдяки хорошому поєднання механічних і технологічних властивостей і високої коррозионной стійкості знаходить широке використання у самих різних галузях промышленгости: авіакосмічної, хімічному і нафтовому машинобудуванні, чорної та кольорової металургії, харчової в промисловості й в інших отраслях.

Застосування титану в авиастроении.

Авіаційна промисловість був першим споживачем титану. Створення літальних апаратів зі швидкостями близькими до швидкості звуку і переважаючими її, визначило ряд технічних та знайти економічних вимог до конструкційним матеріалам, що йде на виготовлення корпусу літака та її обшивки, і навіть двигунів, які не можна було задовольнити без застосування матеріалів з урахуванням титану. Авіаційно-космічна і зараз визначає темпи розвитку титанової промисловості, хоча частка їх у загальному обсязі споживання титану поступово снижается.

Застосування титану у хімічній промышленности,.

машинобудуванні й інших галузях народного хозяйства.

Завдяки високої коррозионной стійкості титан та її сплави широко використовують у хімічної промисловості: теплообмінники і выпарная апаратура, реактори, скрубберы, сушарки, розділювальні колони, ємності, насоси, інше устаткування. Приблизно 30% титану витрачається виготовлення комунікацій з титану, примеяемых у хімічній промисловості, використовують у хлорном производстве.

Широке застосування титан знаходять у виробництві штучного волокна, барвників, азотної кислоти, синтетичних жирні кислот, хлорованих вуглеводнів, кальцинованої соди, в хлорорганическом синтезі, у багатьох агресивних средах.

Велике зацікавлення викликає застосування фасонного лиття виготовлення титанових насосів і запірної арматуры.

У світовій практиці труб із титану широко застосовують у нафтової промышленности.

У суднобудуванні зі збільшенням розмірів кораблів потрібні дедалі більше потужні турбінні двигуни, парові казани і конденсаторы.

За обсягом застосування титану кольорова металургія посідає друге місце серед цивільних галузей промисловості. Найбільшого поширення набула титанове устаткування набуло підприємствах кобальтово-никелевой і титаново-магниевой промышлености, соціальній та виробництві міді, цинку, свинцю, ртуті та інших металлов.

Титан застосовується у ролі елемента, підвищує твердість алюмінієвих сплавів, і модифікатора, що дозволяє отримувати мелкозернистую структуру металла.

Добавки титану підвищують якість чавуну і вони. Окремо чи з іншими елементами титан застосовується як раскислитель під час виробництва багатьох низколегированых і вуглецевих сталей.

Список використаної літератури. Титан; В. А. Гармата, А. Н. Петрунько, Н. В. Галицкий, Ю. Г. Олесов, Р. А. Сандлер 1983 г. Загальна металургія; М.М. Севрюків, Б.А. кузьмін, Є.В. Челищев 1976 г.