Технология процесса восстановления

Во всех реакциях магний и TiCl₄ реагируют как в жидком, так и в газообразном состоянии. Сначала на поверхности образуются отдельные кристаллы восстановленного титана, срастаются и опускаются на дно. В центре реактора процесс протекает наиболее интенсивно, здесь наиболее высокая температура, потому что TiCl₄ подается в центр реактора. Постепенно твердые частицы титана спекаются в пористую массу, губка срастается в блок и занимает все пространство реактора.

Четыреххлористый титан находится в газообразном состоянии, а продукты реакции — в твердом и жидком. Следовательно, повышение общего давления и особенно парциального давления четыреххлористого титана способствует увеличению скорости процесса. Давление выше атмосферного (1,2 ат.) поддерживают и для того, чтобы исключить подсосы воздуха в реактор.

Блок губки в центре—это мелкопористая, почти монолитная масса, а у стенок и на дне более рыхлая, слоистая, пропитанная магнием и хлористым магнием, и содержит железа значительно больше, чем губка, находящаяся в центре. Это происходит в результате диффузии железа из стенок реактора в титан. Скорость взаимодействия стали с TiCl₄ резко возрастает при температуре свыше 920 °С. Железо попадает в титановую губку во всех зонах реактора. Хром и никель, содержащиеся в легированной стали реактора, также переходят в губку. Их количество невелико, и они не очень влияют на качество титана. Кроме того, хром входит в состав многих сплавов на основе титана, поэтому его присутствие в губке не опасно.

Замер температуры производится контактными термопарами, плотно прижатыми к внешней стороне стенки реактора, а температура внутренней стороны стенки на 20—30 °С выше. Неодинаковая скорость процесса в различных точках реактора и неравномерное охлаждение стенок вызывают колебания температур в пределах 100—150°С. При температуре выше 950 °С титан с железом и никелем образует легкоплавкие эвтектики и возможен прогар стенки реторты. Поэтому температуру наружной стенки реактора поддерживают 870— 900 °С за счет регулирования скорости подачи TiCl₄ и обдува воздухом.

Образующийся MgCl₂, имеющий больший удельный вес, чем магний, опускается на дно, поднимая тем самым уровень магния. На каждую единицу объема, занимаемого титаном, приходится 2,8 единицы объема магния и 10,4 единицы объема MgCl₂. Поэтому хлорид магния периодически сливают.

По мере уплотнения губки, доступ магния в зону реакции затрудняется, и процесс постепенно замедляется. Плотность в центре блока губки больше в 1,5—2 раза, там образуется наибольшее количество титана. По окончании процесса восстановления реторту охлаждают в печи до 600 °С, извлекают и передают на следующий передел. Титановая губка содержит » 60% Ti, 30 % Mg и 10 % MgCl₂.