Реферат
Металургія титану
Зміст
1. Руди й мінерали
2. Отримання титанового шлаку
3. Виробництво та очистка чотирихлористого титану
4. Виробництво металевого титану
5. Рафінування титану
Література
1. Руди й мінерали
Зміст титану в земній корі становить 0,61%. Він відноситься до найбільш поширених металам, поступаючись в цьому відношенні тільки алюмінію, залозу і магнію. З безлічі мінералів містять титан промислове значення мають лише два мінерали: рутил TiO 2 і ільменіт FeTiO 3. Рутил - найбільш стійка форма природного модифікації титану. Великі родовища рутилу рідкісні. Вони знаходяться в Канаді, Бразилії та Австралії. Найбільш поширеним природним мінералом є ільменіт, родовища якого також у Казахстані: Актюбінська область (Шокашское), Східно-Казахстанська область (Караоткельское і Бектемір ). Ільменіт зустрічається в природі у вигляді розсипів з магнетитом Fe 3 O 4 і гематитом Fe 2 O 3. Він утворює руди, звані титаномагнетитових. Зміст титану в цих рудах досягає 20%. Перед переробкою титанові руди піддаються збагаченню гравітаційними методами і магнітною сепарацією.
Склад титанових концентратів, отриманих з титанових руд, що знаходяться на території Казахстану, характеризуються наступним складом (Таблиця 1).
Таблиця 1 - Склад титанових концентратів
КонцентратСодержаніе компонентів,% TiO 2 FeOFe 2 O 3 SiO 2 Al 2 O 3 Cr 2 O 3 ZrO 2 V 2 O 5 Шокашскій54,037,2-1,43,442,040,2-Кароткельскій51,68-39,1-- - 0, 190,03
2. Отримання титанового шлаку
Сучасна технологія отримання металевого титану з ільменітових концентратів передбачає їх плавку в рудно-термічних печах з отриманням титанових шлаків. Побічним продуктом при виплавці титанових шлаків є титанистий чавун. Виплавку титанових шлаків здійснюють в електродугових печах. Джерелом тепла, необхідного для розплавлення шихти, є електрична дуга, що виникає між електродами і металом. Процеси, що відбуваються в електропечі при виплавці титанових шлаків, описуються рівняннями хімічних реакцій для концентратів, що містять FeO (Шокашскій):
FeO · TiO 2 + C=Fe + TiO 2 + CO (1)
(FeO · TiO 2) + 3C=2Fe + Ti 2 O 3 + 3CO (2)
(FeO · TiO 2) + 4C=2Fe + Ti 3 O 5 + 4CO (3) · TiO 2 + CO=Fe + TiO 2 + CO 2 (4)
і для концентратів, що містять Fe 2 O 3 (Караоткельскій):
Fe 2 O 3 · 3TiO 2 + 3C=2Fe + 3TiO 2 + 3CO (5)
(Fe 2 O 3 · 3TiO 2) + 6C=4Fe + 6TiO 2 + 6CO (6) 2 O 3 · 3TiO 2 + 7C=2Fe + Ti 3 O 2 + 7CO (7) 2 O 3 · 3TiO 2 + 3CO=2Fe + 3TiO 2 + 3CO 2 (8)
У процесі плавки в титановий шлак переходять оксиди інших металів, які містяться в концентраті: CaO, MgO, Al 2 O 3, Cr 2 O 3, MnO і частково SiO 2.
У результаті плавки отримують титанові шлаки наступного складу,%: TiO 2 - 80,75-86, 20; FeO - 2,6-4,71; SiO 2 - 3,15-3,91; MgO - 2,52-2,55; MnO - 1,1-1,14; Al 2 O 3 - 2,85-3,54; Cr 2 O 3 - 0,96-1,05; V 2 O 5 - 0,14-0,16.
Другим продуктом плавки є титанистий чавун, куди переходить 96% Fe, 11,85 Si, 45,8% V, 0,71% Ti. Титанистий чавун характеризується наступним складом,%: C - 11,6-2,3; Ti - 0,03-0,05; Si - 0,05-0,15; Mn - 0,08-0,3; S - 0,05-0,3; P - 0,3 - 0,5; Cr - 0,03-1,1; V - 010; Ni - 0,08.
3. Виробництво та очистка чотирихлористого титану
Технологія виробництва ТiCl 4 включає в себе наступні основні технологічні операції: підготовка титанових шлаків до хлорування, хлорування титанових шлаків, конденсація хлориду титану та очистка чотирихлористого титану.
Титанові шлаки, отримані в рудно-термічної печі, дроблять у щокових, потім в конусних дробарках і подрібнюють у кульових млинах. Подрібнений шлак піддають магнітної сепарації для відділення залізистої магнітної фракції і змішують з тонко подрібненим нафтовим коксом. В даний час хлорування титанових шлаків здійснюють у хлоратора в середовищі розплавлених хлоридів лужних і лужноземельних металів в інтервалі температур 750 - 800 о С (Малюнок 1).
Хлоратор являє собою прямокутний сталевий кожух, футерованих шамотною цеглою. У стінки хлоратори вмонтовані графітові електроди, усередині яких знаходяться сталеві водоохолоджувані труби. У нижній частині хлоратора маються фурми для подачі хлору. Для зливу розплаву сл...
