Поиск по сайту

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТИТАНА ИЗ ТЕТРАХЛОРИДА

Бегунов Альберт Иванович , Бегунов Алексей Альбертович , Кудрявцева Елена Владимировна

2017 / Том 21, №5 (124) 2017 [ МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ]

ЦЕЛЬ. Рассмотрены методы производства титана в результате восстановления из TiCl₄ натрием, магнием, алюминием и кальцием. Показано, что в соответствии со стехиометрическими соотношениями минимальному расходу восстановителя отвечает Al - 0,75 т на 1 т Ti. Расход энергии при производстве металла-восстановителя, необходимой для получения 1 т Ti, для натрия достигает 30000 кВт/ч и более. С учетом расходных коэффициентов стехиометрической природы расход магния составляет в стоимостном выражении ~2283 USD/t Ti, и только ~1288 USD/t Ti для алюминия. Получены патенты РФ на алюмотермические способы восстановления титана из жидкофазного тетрахлорида при температуре от -23 до +137°С и высокотемпературный способ (при 750-1100 К) получения титана из газовой фазы. По результатам термодинамических расчетов изменение энергии Гиббса в обоих вариантах меньше нуля, то есть процессы возможны. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Кинетические условия для обоих предложенных способов также представляются вполне приемлемыми. Фетиш титановой губки, неизбежно образующейся при использовании в качестве восстановителя натрия или магния, может быть обусловлен участием в процессе хлоридов натрия и магния с относительно высокими температурами плавления - 801 и 711°С соответственно. В алюмотермических процессах участвуют хлорид алюминия, возгоняющийся уже при температуре 180°С, и хлорид титана с температурой кипения всего около 137°С. Оба хлорида легко могут быть отогнаны из порошка титана, при этом образования губки не происходит. ВЫВОДЫ. Предложенные алюмотермические методы восстановления титана из тетрахлорида термодинамически и кинетически возможны, при существующем уровне цен на алюминий и магний на мировом рынке они обещают значительное повышение эффективности производства титана.

Ключевые слова:

производитель, титан, натрий, магний, алюминий, стехиометрия, термодинамика, температура, цены

Библиографический список:

Гармата В.А., Гуляницкий Б.С., Крамник В.Ю., Липкес Я.М., Серяков Г.В., Сучков А.Б., Хомяков П.П. Металлургия титана. М.: Металлургия, 1968. 643 с.
Тарасов А.В. Металлургия титана. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. 328 с.
Nilson I., Pettersson O. // Phys. Chem., 1887. Vol. 1. No. 1. P. 27.
Hunter M. Journ. Amer. Chem. Soc., 1910. Vol. 32. P. 330.
Kroll W.J. Pat. USA № 2.205.854, 1940.
Самсонов Г.В. Перминов В.П. Магниетермия. М.: Металлургия, 1971. 176 с.
Полинг Л. Общая химия. М.: Мир, 1974. 846 с.
Пат. № 2549795, Российская Федерация. Способ получения титана и устройство для его осуществления / А.И. Бегунов, А.А. Бегунов; с приор. от заявл. 28.06.2013; опубл. 27.04.2015. Бюл. № 12.
Пат. № 2559075, Российская Федерация. Способ алюмотермического получения титана / А.И. Бегунов, А.А. Бегунов; с приор. от заявл. 26.11.2013; опубл. 10.08.2015. Бюл. № 22.
Pat. USA № 2.745.735. 1956.
Grjotheim K., Zhuxian Q. Molten Salt Technology // Theory and Application. Vol. II. Shenyang, 1991. 435 p.
Металлы и цены [Электронный ресурс] // Ценовой каталог металлопродукции и оборудования. URL: http://metal4u.ru (17.10.2016).
Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1973. 608 с.
Пат. № 2478126, Росийская Федерация. Способ производства алюминия металлотермическим восстановлением / А.И. Бегунов; опубл. 27.03.2013. Бюл. № 9.
Пат. № 2476613, Росийская Федерация. Устройство для металлотермического восстановления алюминия из его трихлорида магнием / А.И. Бегунов; опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6.

Файлы: