Буклет на тему «Получение и производство титана»

Титан получают из титаносодержащих руд — главным образом ильменита и рутила. Для промышленного получения металл сначала переводят в тетрахлорид титана, TiCl4, а затем восстанавливают.

• В процессе Кролла руду хлорируют в присутствии углерода, после чего TiCl4 очищают перегонкой.

• Затем TiCl4 восстанавливают расплавленным магнием при примерно 800–1000 °C в инертной атмосфере.

• В результате образуется пористый губчатый титан, из которого удаляют избыток магния и хлорид магния.

Промышленное производство титана включает несколько последовательных стадий, и каждая из них нужна для удаления примесей.

• Сначала получают и очищают TiCl4, потому что именно это соединение удобно восстанавливать до металла.

• Восстановление проводят магнием; этот способ известен как процесс Кролла и остаётся основным в металлургическом получении титана.

• После восстановления губку титана очищают вакуумной отгонкой, а затем дробят и переплавляют в вакуумной дуговой или электронно-лучевой печи.

В 1940 году Вильгельм Кролл запатентовал магниетермический способ получения титана из тетрахлорида. Именно после этого металл, который долго считался трудным для промышленного производства, стал получать в заметных количествах.

Губчатый титан — это не готовая деталь, а промежуточный продукт с высокой пористостью. Из него потом делают слитки и полуфабрикаты.

• При восстановлении титан нарастает на стенках реактора в виде рыхлой массы, поэтому продукт и называют губкой.

• Для получения чистого металла губку переплавляют в вакууме или в электронно-лучевой печи.

• К титановому сырью предъявляют высокие требования по чистоте, поэтому руду часто сначала обогащают до концентрата с высоким содержанием диоксида титана.

Титановые руды отличаются по составу: рутил содержит диоксид титана, а ильменит — железотитановый минерал FeTiO3.

• Ильменит нередко переводят в синтетический рутил с содержанием диоксида титана около 90–93 процентов.

• В процессе Кролла реакция проходит в герметичных стальных аппаратах при высокой температуре и в атмосфере аргона, чтобы защитить металл от воздуха и влаги.

• Извлечение магния и хлорида магния из губки проводят вакуумной отгонкой примерно при 950–1000 °C.

• Полученный металл затем используют как основу для титановых сплавов, которые получают дополнительным переплавом и легированием.