» » Промышленное производство титана электролитическим способом
28.04.2015

По литературным данным, промышленного производства титана электролитическим способом до настоящего времени не существует. Хотя опытно-промышленных заводов и установок по электролитическому получению титана имеется несколько, интерес к их созданию не утрачен. Имеются сведения о строительстве в США нового завода по электролитическому производству титанового порошка, устойчивого против окисления, предполагаемая мощность завода 6,8 т в месяц. Сообщается о новом способе получения титана в полунепрерывных электролизерах на 10—20 тыс. а. Электролитом служит расплавленная смесь NaCl и TiCl2 (12,4%). Ожидаемая себестоимость титана по данному методу, разработанному на установке Горного бюро США, 1 доллар за фунт.
Вследствие крайней ограниченности информации о применяемых технологических процессах и почти полного отсутствия сведений о конструкциях электролизеров не представляется возможным сделать обстоятельный анализ существующей техники производства титана электролизом. Все же имеющиеся материалы позволяют указать на то, что в качестве исходного сырья используются четыреххлористый титан, двуокись или моноокись титана и титановый скрап, содержащий металлический титан с различными количествами примесей О, N, С, Fe, Al и некоторых других. В последнем случае правильнее говорить о рафинировании титана с применением растворимых анодов. И если в начале поисковых работ после 1950 г. больше внимания уделялось электролитическому получению титана из TiO2, то в 1956—1958 гг. особо большое значение стало придаваться рафинированию титана и получению его из TiCl4, как более близким к промышленной практике и дающим лучший металл. Электролитами для всех указанных видов сырья служат расплавленные хлористые соли натрия, калия, кальция, бария, стронция.
Одной из основных проблем электролиза расплавов является извлечение катода с осадком из ванны без потерь кристаллов осевшего титана.
В настоящее время, вероятно, изыскание приемлемых конструкций непрерывно действующих электролизеров находится в стадии завершения.
Большие промышленные электролизеры, создание которых определяет успех внедрения электролиза в промышленность, должны удовлетворять следующим требованиям:
1. Иметь надежно действующее устройство, позволяющее механически счищать осадок с катода и перемещать его без потерь в герметичный сосуд, заполненный аргоном; необходимо иметь возможность по мере накопления и охлаждения осадок направлять на обработку, не допуская попадания воздуха в электролизер.
2. Все операции непрерывного электролиза (ввод и извлечение катодов и электролита, ввод сырья и удаление из электролизера катодного осадка, шлама и анодных газов) должны осуществляться механизмами с автоматическим управлением без нарушения герметичности электролизера.
3. Обеспечивать поддержание постоянного состава и уровня электролита за счет дополнения расплавленных солей. Удалять электролит из ванны и заливать расплав необходимо без соприкосновения ванны с воздухом и с большой скоростью во избежание сильного охлаждения электролизера.
4. Подогрев электролизера и поддержание температуры процесса должны обеспечиваться энергией подводимого постоянного тока и регулированием тепловых потерь; переменный ток должен применяться только при пуске ванны.
5. Катод, анод, стены и крышки электролизера, находящиеся в соприкосновении с расплавом и газами, должны быть из такого материала, чтобы он не разрушался и не попадал в электролит в количествах, отрицательно оказывающихся на качестве металлического титана.
Если электролитическое получение титана из TiCl4 и TiO2 можно рассматривать как способ, который, возможно, в будущем будет конкурировать с металлотермическими способами получения титана, то рафинирование титана является процессом, позволяющим снизить стоимость существующего производства титана. При производстве титана металлотермическими способами часть титановой губки получается с пониженным качеством из-за загрязнения газами, железом и другими примесями. Количество такой губки может достигать нескольких процентов от общего выпуска. Стоимость низкосортной губки за границей в 1956 г. составляла менее 1/4 стоимости нормальной губки. Реальным и дешевым способом получения титана повышенного против обычного качества является электролитическое рафинирование. Технологическая сторона вопроса электролитического рафинирования выяснена и получающийся после рафинирования титан имеет твердость по Бринелю 60 единиц.
Электролитическое рафинирование бракованной губки уже осуществляется в промышленных масштабах. Электролитическое производство титана из TiCl4 и TiO2 в промышленном масштабе может возникнуть только при достижении в опытно-промышленных исследованиях лучших или таких же технико-экономических показателей, как показатели, получающиеся при производстве титана по промышленно освоенным способам.