» » Получение титана высокой чистоты методом термической диссоциации йодида
28.04.2015

Метод термической диссоциации йодида основан на том, что образующиеся при взаимодействии йода с титаном, загрязненным примесями, йодистые соединения титана имеют значительно более высокую упругость паров, чем большинство примесей технического титана. Газообразные йодиды титана при соприкосновении с раскаленной нитью полностью разлагаются на титан и йод, титан откладывается в компактном виде на раскаленной нити, а освобожденный йод повторно взаимодействует с черновым металлом. Этим способом в реакторах удается очистить титан от большинства примесей, в том числе от кислорода и азота.
Лабораторные реакторы изготовляются из тугоплавкого стекла, промышленные — из стали. Внутри реактор облицовывают материалом, не реагирующим с йодом (молибден, инконал, элеаме и др ).
На рис. 18 приведена схема лабораторной установки для получения йодидного титана.
Получение титана высокой чистоты методом термической диссоциации йодида

Реакционный сосуд изготовлен из стекла пирекс. Кусочки чернового титана размером 6—13 мм загружаются в пространство между стенкой сосуда и молибденовым экраном 12. После сборки колбы и проверки на герметичность ее приваривают к трубке, соединенной с вакуумной системой. Колба нагревается до 525° и откачивается вакуум-насосом. После этого колбу охлаждают, в приемник 3 загружают йод. При загрузке йода в колбе поддерживается ток гелия Приемник с йодом запаивают и охлаждают. В системе создают вакуум 10в-4 и 10в-5 мм рт ст, после чего аппарат отсоединяется от вакуумной системы путем запайки трубы в месте А. После этого йод подогревают и полностью перегоняют в реакционный сосуд, а приемник для йода отпаивают Колбу помещают в солевую или масляную ванну, а последнюю устанавливают в электропечь. К вольфрамовым нитям подключают ток Температуру нити поддерживают в пределах 1300—1500°. Температура в реакторе должна быть 500—550°, а температура нити 1300—1400°. Процесс может проводиться также при температуре 175—200°, при этом образуется тетрайодид титана, в то время как при более высокой температуре образуется дийодид. Высокотемпературный процесс протекает более устойчиво, он меньше зависит от колебаний температуры и давления в реакторе, так как при реакции TiJ2 = Ti + J2 (58) в отличие от реакции TiJ4 = Ti + 2J2 (59) объем не изменяется.
При повышенной температуре образуется также некоторое количество TiJ3 за счет возможной реакции TiJ2 + TiJ4 = 2ТiJ3 (60), что способствует ускорению процесса переноса и осаждения металла.
Высокотемпературный режим обеспечивает более высокую чистоту титана, отлагающегося на нити. При 500° FeJ3 малоустойчив и восстанавливается титаном до нелетучего соединения FeJ2, Указывают, что при высокой температуре уменьшается также перенос Si, Al, Ni и др.
На современных промышленных установках этим методом получают прутки титана диаметром до 40 мм и весом до 15 кг,
Йодидный титан содержит более 99,9% титана, т. е он значительно чище, чем металл, который получается другими промышленными способами. Однако ввиду большого расхода энергии, периодичности процесса и малой производительности за цикл этот метод пока не получил широкого применения в промышленности
В литературе описан процесс получения титана, также базирующийся на реакции диспропорционирования его галоидных соединений. Этот способ основан на использовании титаноалюминиевого сплава с содержанием около 70% Ti. Такой сплав может быть получен распространенным в металлургии алюминотермическим способом. Метод заключается в следующем.
Сплав Ti—Al обрабатывают раствором йода в сероуглероде. При этом образуются йодиды титана и алюминия по реакциям:
Получение титана высокой чистоты методом термической диссоциации йодида

растворимые в сероуглероде.
Сероуглерод регенерируют отгонкой, а оставшиеся твердые йодиды титана и алюминия сплавляют с йодидом калия, в результате чего получают двойной йодид KAlJ4, при этом TiJ4 отгоняется и конденсируется. Четырехйодистый титан используют для получения чистого титана методом термической диссоциации. Двойной йодид калия и алюминия при прокаливании на воздухе разлагается с регенерацией йода и йодистого калия по реакции
Получение титана высокой чистоты методом термической диссоциации йодида

Указывается, что степень регенерации йода и сероуглерода достигает 98%. С учетом использования дешевого исходного сплава этот метод может оказаться рентабельным.