ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ТИТАНА
Основными промышленными рудами, из которых получают титан, являются рутил (ТiO2) и ильменит (FeOTiО2), содержащий 53 % ~TiО2 и 47 % FеО. Технология получения титана очень сложная и экологически вредная.
Краткое описание технологического процесса
Основным материалом для получения титана являются ильменитовые руды. Полученный после электромагнитного или гравитационного обогащения руды концентрат подвергают восстановительной плавке с целью удаления оксидов железа. Для этого концентрат в смеси с коксом плавят и выдерживают в печи при 1700 °С. В результате железо восстанавливается, науглероживается и образует побочный продукт - чугун, а оксид титана TiО2 переходит в шлак. Полученный шлак, состоящий из 65-85 % TiО2 и других примесей, брикетируют с коксом и подвергают хлорированию в специальных шахтных печах при температуре 600 °С. В присутствии угля титан из диоксида переходит в тетрахлорид ТiCl4.
Тетрахлорид титана плавится при температуре -23 °С и кипит при +136 °С, поэтому в условиях печи он испаряется и, увлекая за собой летучие хлориды примесей (SiCl4, МgС12, FеС13 и др.), направляется в конденсационную установку.
Наличие в установке ряда секций с различным перепадом температур позволяет разделить хлориды и таким образом выделить четыреххлористый титан, который дальше подвергают очистке методом ректификации.
Малолетучие хлориды магния, кальция и других металлов образуют жидкость, из которой электролизом получают магний и хлор.
Четыреххлористый титан восстанавливают в стальных ретортах диаметром до 1,5 м и высотой до 3 метров. Реторта устанавливается в электропечь, которая заполняется аргоном. Затем печь нагревают до 750-800 °С, и в реторту заливают жидкий тетрахлорид титана и магний.
Частицы восстановленного титана спекаются в пористую массу - губку, а жидкий хлористый магний сливают и направляют на электролиз для получения магния и хлора.
Титановая губка содержит в порах до 35-45 % магния и хлористого магния, а также некоторые другие примеси, поэтому ее подвергают очистке методом вакуумной дистилляции - выдержке в течение нескольких десятков часов в вакууме при температуре 900 °С. При этом часть примесей удаляется в виде расплава, другие испаряются и затем конденсируются. Плавку титановой губки осуществляют в вакуумных электродуговых печах. Одним из электродов служит стержень из прессованной титановой губки, другим - расплавленный металл. При горении дуги стержень оплавляется, капли титана стекают в тигель и затвердевают в слиток. Вакуум предохраняет металл от окисления и способствует его очистке от растворенных газов.
К титану и его сплавам применимы все виды механической обработки: точение, сверление, фрезерование, шлифование, полирование и др. Однако для этого требуются специальный инструмент и разработка наиболее рациональных режимов резания.
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 402;