14.3. Рафінування титану.
Титан високої чистоти із сумарним вмістом домішок не більше 0,05...0,1% одержують методом термічної дисоціації йодиду титана. У порівнянні з губчатим йодидний титан містить значно менше кисню, азоту, вуглецю і магнію.
Йодидне рафінування титану ґрунтується на зворотності реакції утворення і термічного розкладання газоподібного йодиду ТiJ4за схемою:
Ti(губка)+2J2(пар)200…500°С→TiJ4(пар)1300…1500°С→Ti(чист)+2J2(пар)
Процес йодидного рафінування титану зводиться до наступного: сирий (губчатий) титан, реагуючи при підвищеній температурі з парами йоду, утворить йодид, що, знаходячись у пароподібному стані (ТіІ4 кипить при 337°С), приходить у зіткнення з розжареною титановою ниткою (дротом) і дисоціює на титан і йод. При цьому титан кристалізується на дроті, а пари йоду знову вступають у взаємодію з рафінованим титаном і т.д. На поверхні дроту поступово нарощується шар титану. У залежності від режиму проведення процесу одержують щільні прутки або крупнокристалічні, менш щільні відкладення.
У виробничих умовах йодидне очищення ведуть у аппаратах (рис. 14.6), виготовлених із хромонікелевого сплаву, стійкого проти дії парів йода і йодиду титана. Забруднений титан у вигляді губки, стружки або порошку завантажують у кільцевий зазор між стінкою реактора і молібденовою сіткою. Титановий дріт з вихідним діаметром 3...4 мм служить ниткою напруги при пропусканні через нього електричного струму. Він у апараті за допомогою розтяжок з молібденових гачків у формі V-подібних петель закріплений на ізоляторах. Загальна довжина нитки близько 11м. Йод у реактор опускають у скляній ампулі.
Спочатку підготовлений до процесу реактор вакуумують. Після створення вакууму реактор заповнюють парами йоду, розбиваючи ампулу спеціальним пристроєм. Пари йоду розповсюджуються по всьому об'єму реактора і вступають у взаємодію із забрудненим титаном. Коли через нитку пропускають струм, вона розжарюється і на ній починає йти процес термічного розкладання іодиду титана.
У зв'язку з безперервним масообміном у реактор вводять всього 7... 10% йоду по відношенню до теоретично необхідного для йодування всієї маси завантаженого у реактор титану. В одному апараті за повний цикл одержують
до 24 кг рафінованого титану, шо приблизно становить 10 кг на добу. Йодидний титан дуже дорогий, тому його виробництво обмежене.
Рис. 14.6. Апарат для йодидного рафінування титану:
1 - корпус; 2 - молібденова сітка, 3 - підвіски; 4 - струмопроводи;
5 - термостат з ампулою йоду; 6 - вакуумний затвор; 7 - патрубок Вакуумної системи; 8 - кришка; 9 — молібденовий гачок;
10 - титанові нитки; 11 - титанова губка
Можливе також електролітичне рафінування титан)'. При електролізі анодом служить забруднений титан. Процес ведуть в електроліті, що складається з розплавлених хлоридів лужних металів і нижчих хлоридів титану (ТіСl2 і ТіСlз). В процесі електролізу титан електрохімічно переходить з анода в електроліт, а потім осідає на сталевому катоді у вигляді кристалічного осаду. Процес ведуть в середовищі аргону при 850°С і катодній густині струму 0,5... 1,5 А/см2.
Процес електролітичного рафінування титану викликає певний інтерес при очищенні чорнового титану, який одержують безпосередньо відновленням титанових шлаків.