ПРОИЗВОДСТВО НА ТИТАН
Титанът се получава по магнезиево-термичен метод. Производството на титан включва обогатяване на титанови руди, топене на титанова шлака от тях, последвано от производството на титанов тетрахлорид от него и редукция на последния метален титан с магнезий.
Основните етапи на производство на титан от илменитова руда са показани в опростена диаграма на процеса на фиг. 2.19.
Фиг. 2.19. Схема на магнезиево-термичния метод за получаване на титан
Суровината за производството на титан са титаномагнетитни руди, от които се получава илменитов концентрат, съдържащ 40 . 45% TiO2, ~30% FeO, 20% Fe2O3 и 5 . 7% отпадъчна скала. Името на този концентрат е дадено от наличието на минерала илменит FeO · TiO2 в него.
Илменитовият концентрат се топи в смес с въглен, антрацит, където се редуцират железните и титановите оксиди. Полученото желязо се въглеродизира и се получава чугун, а долните оксиди на титана преминават в шлака. Чугунът и шлаката се изсипват отделно във форми. Основният продукт от този процес, титанова шлака, съдържа 80 . 90% ТiO2, 2 . 5% FeO и примеси SiO2, A12O3, CaO и др. Страничен продукт от този процес - чугун - се използва в металургичното производство.
Получената титанова шлака се подлага на хлориране в специални пещи. В долната част на пещта е разположена дюза за въглища, която се нагрява при преминаване на електрически ток през нея. Брикетите от титанова шлака се подават в пещта, а хлорът се подава през фурмите в пещта. При температура 800 . 1250 °C в присъствието на въглерод се образува титанов тетрахлорид, както и хлориди CaC12, MgCl2 и др.:
ТiO2 + 2С + 2С12 = TiCl4 + 2CO.
Титановият тетрахлорид се отделя и пречиства от останалите хлориди поради разликата в точката на кипене на тези хлориди чрез ректификация в специалниинсталации.
Титанът от титанов тетрахлорид се редуцира в реактори при температура 950°С. 1000 °C. Магнезиевото прасе се зарежда в реактора; след изпомпване на въздух и запълване на кухината на реактора с аргон, в него се подава изпарен титанов тетрахлорид. Протича реакция между течен магнезий и титанов тетрахлорид
Твърдите частици титан се синтероват в пореста маса - гъба, а течният MgCl2 се изпуска през крана на реактора. Титановата гъба съдържа 35 . 40% магнезий и магнезиев хлорид. За да се отстранят тези примеси от титановата гъба, тя се нагрява до температура от 900 . 950 °C във вакуум.
Титановата гъба се разтопява чрез вакуумно-дъгово претопяване (виж стр. 50). Вакуумът в пещта предотвратява окисляването на титана и помага за почистването му от примеси. Получените титанови слитъци имат дефекти, така че се претопяват отново, като се използват като консумативни електроди. След това чистотата на титана е 99,6. 99,7%. След претопяване блоковете се използват за обработка под налягане.
ВЪПРОСИ ЗА САМОПРОВЕРКА
1. Назовете суровините за производство на желязо, стомана, цветни метали.
2. Назовете основните операции за подготовка на руди за топене.
3. Назовете основните металургични процеси на производството на доменни пещи.
4. Възможно ли е да се отстранят сярата и фосфора по време на топене на желязо в доменни пещи?
5. Формулирайте основната същност на процесите при производството на стомана от чугун.
6. Назовете етапите на топене на стомана и основните процеси във всеки от тях.
7. На какъв етап от топенето на стомана се извършва легиране?
10. Назовете методите за леене на стомана; идентифицират техните предимства и недостатъци.
11. Посочете основните разлики в кристализацията и в структурата на слитъци от спокойна, кипяща и полуспокойна стомана.
12. Назовете основната същност и целта на основните начини за подобряване на качеството на топената стомана.
13. Избройте основните методи и суровини, използвани при производството на мед, алуминий, магнезий, титан.