Производство титана. Схема производства

1.

ПРОИЗВОДСТВО
ТИТАНА
СХЕМА ПРИЗВОДСТВА
Подготовила Алетдинова Г.Т.

2.

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНА ПРИМЕНЯЮТ
МАГНИЕТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ, КОТОРЫЙ
ВКЛЮЧАЕТ ОПЕРАЦИИ:
• получение титановых концентратов;
• производство титанового шлака;
• производство четыреххлористого титана;
• восстановление четыреххлористого титана магнием;
• вакуумная сепарация реакционной массы;
• плавка титановой губки в вакуумных печах.

3.

ПОЛУЧЕНИЕ ТИТАНОВЫХ
КОНЦЕНТРАТОВ
Титановые руды подвергают
обогащению, в результате
которого получают концентраты с
повышенным содержанием TiO2 .
Наиболее распространенным
сырьем для получения титана
является титано-магнетитановые
руды, из которых выделяют
ильменитовый концентрат,
содержащий 40 – 45% TiO2, 30%
FeO, 20% Fe2O3 и 5 – 7% пустой
породы.

4.

ПРОИЗВОДСТВО ТИТАНОВОГО
ШЛАКА
Основное назначение этого процесса – отделение оксидов железа от
оксида титана. Для этого ильменитовый концентрат плавят в смеси с
древесным углём и антрацитом в электропечах, где оксиды железа и
часть титана восстанавливаются по реакции:
3(FeO·TiO2) + 4C = 3Fe + Ti3O5 + 4CO
Восстановленное железо науглероживается, образуя чугун, который
собирается на дне ванны печи, отделяясь от остальной массы шлака
вследствие различия их удельных весов. Чугун и шлак разливают отдельно в
изложницы. Полученный титановый шлак содержит 80 – 90% TiO2.

5.

ПРОИЗВОДСТВО
ЧЕТЫРЁХХЛОРИСТОГО ТИТАНА
Для получения металлического титана используют хлорид титана,
полученный путём хлорирования титанового шлака. Для этого титановый
шлак измельчают, смешивают с углем и каменноугольным пеком, так как
процесс хлорирования может проходить успешно только в присутствии
восстановителя, и брикетируют при нагреве до 800 °С без доступа
воздуха. Полученные брикеты подвергают хлорированию в специальных
печах. В нижней части печи располагается угольная насадка,
нагревающаяся при пропускании через неё электрического тока. В печь
подают брикеты титанового шлака, а через фурмы – хлор.

6.

При температуре 800 – 1250 °С в присутствии углерода образуются
четыреххлористый титан по реакции:
TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO
В качестве побочных продуктов получаются также хлориды других
металлов (FeCl2, MnCl2 , CrCl3 CaCl2 и др.).
Благодаря различию температур кипения образующихся хлоридов,
четыреххлористый титан отделяется и очищается от остальных хлоридов
методом ректификации в специальных установках.

7.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТОГО ТИТАНА
МАГНИЕМ
• Восстановление осуществляется в специальных реакторах при
температуре 950 – 1000 °С. В реактор загружают чушковый магний и
после откачки воздуха и заполнения полоти реактора аргоном внутрь
его подают парообразный четыреххлористый титан. Процесс
восстановления титана идёт по реакции:
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2

8.

Металлический титан оседает на
стенках, образуя губчатую
массу, а хлористый магний в
виде расплава выпускают через
лётку реактора. В результате
восстановления образуется
реакционная масса,
представляющая собой губку
титана, пропитанную магнием и
хлористым магнием,
содержание которых достигает
35 – 40%.

9.

ВАКУУМНАЯ СЕПАРАЦИЯ
РЕАКЦИОННОЙ МАССЫ
Сепарацию проводят с целью
отделения титановой губки от
магния и хлористого магния.
Процесс отделения состоит в том,
что реакционную массу нагревают
до 900 – 950 °С в герметичном
устройстве электронагревательной
печи, в котором создаётся вакуум.
При этом часть хлористого магния
удаляется в жидком виде, а
остальная часть хлористого магния
и магний испаряются. Титановая
губка после очистки направляется
на плавку.

10.

Плавка титановой губки в вакуумнодуговых печах. Плавка губки методом
вакуумно-дугового переплава является основным способом переработки
её в слитки. Вакуум печи предохраняет титан от окисления и способствует
очистке его от примесей. Полученные слитки титана переплавляют
вторично для удаления дефектов, используя как расходуемые электроды.
После этого чистота титана составляет 99,6 – 99,7%. После вторичного
переплава слитки используют для обработки давлением (ковка,
штамповка, прокатка).

11.

СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА
ТИТАНА

12.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!