Магниетермический метод получения титана.

Данный метод основан на получении металлического титана из его четыреххлористого соединения путем восстановления магнием.

Восстановление титана магнием основано на значительно большем сродстве магния к хлору по сравнению со сродством титана к хлору. Реакция протекает по уравнению:

ТiС1₄+2Мg=Тi+2МgС1₂ +22ккал.

Восстановление протекает интенсивно при температуре 800…900 ⁰С. Процесс осуществляют в реакторе из нержавеющей стали (рис.2). При температуре процесса, не превышающих 1030 ⁰С, нет опасности разрушения реактора.

Рис.2. Реактор для восстановления титана

В реактор 2 загружают металлический магний в чушках 1, который предварительно протравливают для удаления окислов, находящихся на его поверхности, и затем промывают водой. Реактор закрывают герметичной крышкой 3 и устанавливают в печь 7. Из реактора откачивают воздух и по трубке 5 заполняют его аргоном или гелием, создавая избыточное давление 0,05…0,25 атмосферы. Реактор разогревают до расплавления магния, после чего в него подают жидкий четыреххлористый титан по трубке 6, пропущенной через крышку реактора. Благодаря выделению тепла в результате реакции между четыреххлористым титаном и магнием температура в зоне реакций доходит до 850…900 ⁰С и поддерживается на этом уровне в течение всего процесса. Температуру регулируют скоростью подачи жидкого хлорида титана. В случае необходимости производят охлаждение реакционной зоны аппарата или подогрев путем включения электрических нагревателей в печи, в которой установлен реактор.

В реакторе четыреххлористый титан, взаимодействуя с жидким магнием, восстанавливается, а металлический титан оседает преимущественно по стенкам реактора выше уровня жидкого магния. Так как температура в реакторе намного ниже температуры плавления титана, то получается он в виде губчатой массы, состоящей из зерен твердого титана. Эта губчатая масса постепенно заполняет весь реактор. Корку титана пробивают ломиком через трубку 4 или разрушают, повышая давление инертного газа. Хлористый магний оседает на дно реактора, откуда его периодически выпускают через лётку 8. Металлический магний дополнительно вводят в реактор в твердом или жидком виде с помощью специальных подгрузочных кассет.

Полученная губчатая масса титана содержит хлористый и металлический магний. Эти примеси подлежат удалению. В губке по весу находится примерно 60 % титана, 15…20 % избыточного магния и 20…25 % хлористого магния. Магний и хлористый магний удаляют из реактора и используют его в кругообороте производства. Магний применяют в качестве восстановителя, а хлористый магний направляют для электролиза, в результате чего получают магний и хлор. После охлаждения губчатый титан высверливают, упаковывают в герметичную тару и доставляют потребителю. Размеры кусков губки не должны превышать 50 мм.