Титаномістячи мінерали. 

Титан є одним з найбільш поширених хімічних елементів як за змістом його в земній корі, так і по наявності мінералів цього металу в дуже багатьох гірських породах. 

Відомо більше 80 мінералів, які за сумарним вмістом титану складають досить велику частку в земній корі. Найважливіші мінерали титану в основному входять до складу п'яти характерних груп - рутилу, ільменіту, перовскіту, ніоботанталотітанатов і Стено, з яких найбільше значення мають групи рутилу і ільменіту. 

Титанові мінерали - ільменіт, рутил, Стено - зустрічаються в розсіяному стані майже у всіх типах порід - магматичних і їх ефузивних породах, в породах метаморфічного комплексу (гнейси, амфіболіти, слюди), а також в осадових породах, особливо в глинах, бокситах, пісках і пісковиках. Переважна кількість відомих мінералів титану утворилося у зв'язку з магматогенних процесами, в результаті яких формуються мінерали цього металу в з'єднанні з киснем і залізом і в меншому ступені - з кальцієм і кремнієм. 

Родовища і руди титану. 

Різні за величиною і генетичному типу родовища титану поширені в багатьох районах земної кулі. Незважаючи на велику різноманітність цих родовищ, промислові запаси титану представлені головним чином ільменітом і рутил - основними мінералами, з яких у великому промисловому масштабі виробляють титан, його пігментний діоксид та інші хімічні сполуки. 

Родовища титану магматичного виду, як правило, приурочені до масивів основних порід нормального і лужного ряду докембрійського і рідше ніжнепалеозойських віку. Зазначені родовища формуються на значних глибинах, де при вмісті в базальтової магмі хоча б 1% діоксиду титану у процесі повільної її кристалізації можливе утворення ділянок, значно збагаченим цим діоксидом і представляють собою родовища титанових руд. 

Багаті і великі родовища цього типу зустрічаються в глибоко еродованих поясах. 

Родовища титану екзогенного типу приурочені до масивів, схильним глибокому хімічному вивітрюванню древніх метаморфогенних комплексів, що містять стійкі сполуки титану. У процесі формування таких родовищ спочатку створюються залишкові елювіально-делювіальні родовища не збагачених стійкими мінералами титану породи, а потім при розмиванні гірських цих кор вивітрювання формуються багаті розсипи титанових мінералів. У структурно-геологічному відношенні для пошуків багатих і великих родовищ титану сприятливими є сучасні або стародавні освіти прибережних морських рівнин. 

Метаморфогенні родовища титану часто приурочені до тітанорудним районам з наявністю в них магматогенних і екзогенних родовищ. 

Переробка рудної сировини. 

Промислові способи отримання титану і його основних з'єднань базуються на використанні в якості вихідної сировини титанових концентратів, що містять не менше 92-94% TiO2 в рутилових концентратах, 52-65% TiO2 в ільменітових концентратах з розсипів і 42-47% TiO2 в ільменітових концентратах з корінних родовищ. 

У Росії ільменитовий концентрати використовуються головним чином в якості сировини для випуску діоксиду титану та металу, а також виплавки феросплавів і карбідів, а рутилові - для виробництва обмазки зварювальних електродів. 

Близько 50% світового виробництва титанових концентратів базується на переробці руд розсипних родовищ і 50% - на переробці руд корінних родовищ. 

Збагачення руд всіх розсипних і більшої частини руд корінних родовищ здійснюються з використанням на початку процесу найбільш простого і дешевого гравітаційного способу. При збагаченні складних корінних руд іноді використовують флотацію, що, зокрема, відноситься до переробки руд родовища тітаномагнетіков Телнес в Норвегії. 

Процес нефлотаціонного збагачення, як правило, здійснюється в дві стадії. Перша стадія полягає в первинному гравітаційному збагаченні, при якому виходить чорновий колективний концентрат. Друга стадія полягає в селекції (доведенні) зазначеного колективного концентрату методами магнітної та електричної сепарації з одержанням індивідуальних рутилового, ільменітового, цирконієвого, монацитового, дістенсілліманітового, ставролітового та інших концентратів. 

У процесах первинного збагачення широке застосування отримали удосконалені гідроциклони, багатоярусні конічні і багатосекційні гвинтові сепаратори і в меншій мірі концентраційні столи і інше всепараційні обладнання. 

Доведення чорнових колективних концентратів заснована на використанні в різному поєднанні електромагнітної й електростатичної сепарації. Найбільшою магнітною сприйнятливістю серед входять до складу колективних концентратів мінералів володіє ільменіт і наступний за ним монацит, в той час як рутил і циркон немагнітних. 

Селекція входять до складу колективних концентратів немагнітних мінералів заснована на використанні різної їх електричної провідності, в міру спадання якої зазначені мінерали розташовуються в наступний ряд: 

Таким чином, якщо в колективному концентраті переважають рутил, циркон 

і алюмосилікати, то процес доведення починається зазвичай з переділу електростатичної сепарації. Якщо ж у колективному концентраті переважає ільменіт, то технологічний процес доведення починається з переділу магнітної сепарації. 

При доведенні чорнових колективних концентратів широко застосовується гвинтові сепаратори, пластинчасті і роликові магнітні сепаратори мокрого і сухого дії з високою напруженістю магнітного поля, магнітні сепаратори з перехресними стрічками, а також пневматичні і мокрі концентраційні столи та інше обладнання. 

Останнім часом для підвищення вилучення мінералів з вихідної сировини все частіше використовується так званий процес оттіркі, що полягає в обробці колективного концентрату розчинами лугу або слабкою плавикової кислоти при інтенсивному перемішуванні. При цьому з поверхні мінералів, зокрема рутилу і циркону, видаляються залізисті і глинисті плівки, утрудняють селекцію матеріалів. 

Виплавка титанових шлаків. 

Цю відновну плавку проводять у трьохелектродних круглих електропечах потужністю 3,5-20 МВА, по влаштуванню схожих з застосовуваним для плавки нікелю, електротермії цинку або сталеплавильними. Температура переділу 1650-1750 градусів. Середа повинна бути помірно-відновної, вугільна футеровка непридатна. Подину викладають притертими магнезитовим цеглою, стіни захищають гарніссажем з тугоплавкого шлаку, накопиченим за особливому режиму. Чавун випускають через льотку, підняту над подом на 400 мм, а шлак-через шлакову льотку, іноді - разом з чавуном. 

Шихту готують з концентрату (-3 мм) і антрациту або газового вугілля (-0,5 мм), 

в яких золи не повинно бути більше відповідно 10 і 4%. Після перемішування зі сполучною - сульфіт-целюлозним лугом в обігрівається змішувачі шихту Брикетуюче на валкових пресах. Брикети теплопровідності порошку і знижують винесення пилу, але виготовлення їх обходиться дорого, тому іноді вони складають лише частину завантаження, доповнюється порошком або окатишами. 

Завдання плавки - отримати багатий титановий шлак і чавун, перехід заліза в який обмежує: FeO єдина речовина, що дозволяє отримати помірно в'язкий шлак, при недоліку його було б потрібно зайвий перегрів. Щоб уникнути розбавлення шлаку і зайвих витрат, флюси застосовують рідко. На відміну від кольорової та чорної металургії тут над чавуном виходить сплав титанату, а не силікатів. Титанати заліза більше легкоплавкі, ніж окисли титану, особливо ільменіт (1400 градусів) і Fe2TiO4 (1395 градусів), вони в основному і знижують в'язкість шлаку. 

Відновлення FeO і TiO до металу можна записати в загальному вигляді рівнянням (228), 

з якого легко отримати: 

pCo2/pCo = a [Fe] / a [Ti] * a (TiO) / a (FeO) = exp (dZFeO-dZTiO) / RT 

Розподіл заліза і титану між чавуном і шлаком - функція різниці спорідненості цих металів до кисню і залежить від парціального тиску окису вуглецю в порах шихти, що визначається витратою відновлювача і температурою. 

В дійсності рівновага не досягається через швидке відновлення заліза, накопичення чавуну на початку переділу і нестачі часу для подальшого вирівнювання складу фаз. 

Плавку ведуть періодично або або безперервно, в першому випадку в шлаках вдається залишити всього 5% окису заліза, а в другому 8-15%; безперервний переділ продуктивніше й повніше автоматизований. 

Для збільшення проплавити і зниження витрати енергії шихту попередньо підігрівають в трубчастих печах, спалюючи мазут або газ. При цьому на 1т шлаку сумарно витрачають 1750 кВт * ч. 

Виробництво чотирихлористого титану. 

Під терміном «хлорування» мають на увазі зазвичай процес, в якому хлор у тому чи іншому вигляді взаємодіє з оксидами елементів або іншими їх сполуками, утворюючи хлориди або оксихлориди, що виділяються у формі індивідуальних хімічних речовин або їх сумішей. Перевага процесу хлорування перед іншими металургійними процесами полягає в тому, що одержувані при цьому хлориди елементів мають температуру плавлення і кипіння значно нижче температур плавлення і кипіння оксидів або інших сполук відповідних елементів. Це важлива властивість хлоридів дозволяє виділити ті чи інші корисні компоненти сировини при більш низьких температурах і з використанням більш простих технологічних прийомів. Різке відмінність фізичних властивостей хлоридів - температури плавлення, кипіння, сублімації - дозволяє розділити окремі елементи або групи елементів звичайної термічної разгонкой з подальшою фракційної конденсацією. У виробництві титану, цирконію, ніобію 

застосування хлорування окисних сполук цих елементів є основним способом отримання цих елементів. 

В результаті хлорування відбувається або окислення металу хлором, або заміщення кисню оксидів хлором. У загальному вигляді схема цього процесу може бути виражена такими рівняннями: 

Me + Cl2 = MeCl2; 

[MexOy] + y (Cl2) = x (MeCl2y / x) + (y / 2) (O2). 

Слід підкреслити одну істотну особливість процесу хлорування- 

величезну швидкість хімічних реакцій і високий ступінь хлорування всіх компонентів. Це значною мірою полегшує завдання управління процесом і зводить її фактично до регулювання фізичних параметрів: газодинаміки процесу, розмірів поверхонь контактируемих фаз, кількості подводимого і відведеного тепла. При цьому на практиці намагаються хімічні чинники стабілізувати за рахунок сталості температурного режиму і хімічного складу вихідної сировини. 

У сформованій багаторічній вітчизняної та зарубіжної промислової практиці температурний режим процесу хлорування підтримують в інтервалі температур 973-1100 К для хлораторів з сольовий ванні і 1100-1500 К для шахтних хлораторів. Ці інтервали вважаються загальноприйнятими, і для їх підтримання в конструкцію хлораторів вводяться додаткові енергоподводящіе або енергоотводящіе елементи або ж вони коригуються відповідними технологічними прийомами. Питання про оптимальну температурі так само як і питання про максимальної (адіабатної) температурі процесів хлорування, має важливе теоретичне і практичне значення. 

Принципова схема виробництва. 

Процес виробництва чотирихлористого титану складається з п'яти основних переділів: підготовки сировини, хлорування, конденсації продуктів хлорування, очищення чотирихлористого титану та переробки відходів. 

Підготовка сировини полягає в приготуванні брикетів з тітансодержащего матеріалу і коксу, придатних для хлорування. Цей переділ включає операції дроблення, розмелювання, змішування, брикетування та прокалкі брикетів. 

Хлорування здійснюється в різних апаратах: а) зі статичним або нерухомим шаром шихти (шахтні електропечі, шахтні хлоратори), б) з рідким ванній з розплавлених хлоридів лужних або лужноземельних металів (сольовий хлоратор); в) з псевдокіпящім шаром шихти. 

Для хлорування тітансодержащіх матеріалів (тітансодержащіе шлаки, штучний і природний рутил, некондиційні відходи титанових сплавів) застосовують як 100% компрессированний хлор, так і розбавлений повітрям анодний хлоргаз, що отримується в процесі електролізу магнію і натрію. У процесі хлорування оксиди тітансодержащіх мінералів взаємодіють із хлором і вуглецем і переводяться в хлориди. Процес хлорування проводять при 900-1500 К. Призначення конденсації - відокремити чотирихлористий титан від хлоридів, домішкових елементів і отримати технічний чотирихлористий титан. 

Очищення технічного чотирихлористого титану. Тут відбувається вже остаточне очищення чотирихлористого титану від розчинених у ньому домішок. 

Переробка відходів. Чим багатше матеріал за вмістом у ньому титану, тим простіше його переробляти шляхом хлорування. Однак з підвищенням чистоти вихідної сировини вартість його зростає. Тому для промислового виробництва чотирихлористого титану застосування тітансодержащіх матеріалів високої чистоти (наприклад титану) економічно не завжди вигідно. 

Підготовка сировини. 

Титанові шлаки, що виходять в результаті руднотермічних відновної плавки залізо-титанових концентратів, дроблять в щокові і конусної дробарках. Після подрібнення шлаки розмелюють у кульових млинах. Розмелений шлак повинен містити фракцій +0.1 мм не більше 10% (за масою) і металевого заліза менше 4%. Після видалення за допомогою магнітної сепарації металевого заліза розмелений шлак надходить на хлорування (при використанні сольових хлораторів або апаратів киплячого шару) або у відділення підготовки шихти (брикетування, агломерація, окомкование) при використанні шахтних хлораторів з рухомим шаром. 

Апарати для хлорування. Хлорування в шахтних електропечах 

і шахтних хлораторів з рухомим шаром. 

Шахтна електропіч. На першому етапі розвитку титанової промисловості в якості основного промислового апарату використовувалися шахтні електропечі (ШЕП) для виробництва магнію. В титановому виробництві їх конструкція піддавалася значним змінам. Шахтна електоропечь складається з двох зон - верхньої і нижньої. У верхню зону через склепіння печі завантажують шихту; в нижню зону, 

обладнану електродами, завантажують вугільну насадку і подають хлор. Шахтні електропечі незамінні при використанні титаномістячи сировини з компонентами, хлориди яких нізколетучі (наприклад, перовскіту, титаномагнетиту та ін). Шахтна електропіч зіграла важливу роль створенні і розвитку вітчизняної титанової промисловості. 

Хлоратор з рухомим шаром. У зв'язку з появою титановмістних шлаків з низьким вмістом в них CaO та MgO шахтні електропечі витіснені більш досконалим апаратом - хлоратори з рухомим шаром. Основна відмінність його від ШЕП - відсутність електрообігріву, складної насадок зони та наявність в нижній його частині герметичного розвантажувального пристрою для безперервного видалення непрохлорірованного залишку. 

Остання обставина дозволяє докорінно поліпшити газодинамічні параметри і різко інтенсифікувати процес, так як температурний режим в хлораторів і апаратах конденсаційної системи легко регулюється кількістю подаваного хлору, завантаженням брикетів і вивантаженням непрохлорірованного залишку. Це в значній мірі спрощує процес і полегшує його автоматизацію. 

Рівень шихти в Хлоратори підтримують в інтервалі 1.2-3.5 м. Для хлорування застосовують брикети або гранули. Численні способи приготування гранульованої шихти можна розділити на два принципово відмінних методу: 1) вуглецевий відновлювач і сполучна дозуються з двох-триразовим надлишком, внаслідок чого після прокалкі утворюються брикети або гранули з вуглецевої каркасом; 2) компоненти шихти дозуються в строго стехіометричного співвідношення і готуються таким чином, що в процесі хлорування вони повністю згорали. 

 Хлорування гранул з зберігається формою вуглецевого брикету в фільтруючому (рухомому шарі). Найбільш повно цей процес описаний Мак-Ферланд і Феттерролом і запатентований поруч авторів. Суть його полягає в тому, що в шихту для хлорування вводять двох-триразове кількість вуглецевого відновлювача і вуглевмісних сполучного по відношенню до стехіометрично необхідному для зв'язування кисню оксидів тітананосодержащего сировини і хлоровоздушной суміші в розрахунку на освіту оксиду вуглецю CO. 

Хлорування в Хлоратори з розплавом і апаратах з киплячим шаром. 

З переходом на сировину, яка містить значну кількість домішок, що утворюють нізколетучіе хлориди (лопаріти, перовскіту, шлаки з високим вмістом кальцію), продуктивність зазначених апаратів різко падає. Тому і шахтні хлоратори найбільш ефективно можна використовувати для хлорування так званих сухих тітансодержащіх матеріалів. Для хлорування висококальціевого сировини, а так само інших матеріалів, що містять підвищені кількості лужноземельних елементів, вигідніше використовувати хлоратор, в якому хлорування здійснюється в рідкій ванні з розплавлених хлоридів лужних і лужноземельних металів. Основні переваги хлоратора з рідкої ванній перед іншими апаратами полягає в тому, що конструкція його дозволяє безперервно виводити разом з частиною розплаву непрохлорірованний залишок і таким чином здійснювати практично безперервний процес. Крім того, спрощується підготовка шихти: відпадає потреба в попередньому брикетуванні матеріалів, так як в хлоратор можна завантажувати порошкоподібну шихту. 

Технологія та апаратура хлорування тітансодержащіх матеріалів в розплаві лужних і лужноземельних хлоридів розроблена М.К. Байбекова, 

Е.П. Медведчіковим та іншими під керівництвом С.П. Солякова. 

У нижній частині хлоратора маються фурми і газорозподільне пристрій для подачі хлору; в бічні стінки вмонтовані вугільні або графітові електроди, усередині яких проходять сталеві водоохолоджувані штанги. 

У верхній кришці хлоратора є отвори для розливання розплаву, завантаження шихти і патрубки для відводу парогазової суміші. Розплав зливають через льотки. Хлоратори можуть бути одно-і багатокамерні. 

В якості рідкої ванни використовують хлориди лужноземельних і лужних металів. Процес хлорування ведуть в інтервалі 1000-1173К. Температура процесу визначається фізико-хімічними властивостями розплаву - летючість хлоридів, в'язкістю, плавкості. Шихту, що складається з розмеленого тітансодержащего матеріалу і коксу, завантажують в розплав. У деяких конструкціях компоненти шихти завантажують шнековим живильником роздільно. Перед надходженням у хлоратор шихту сушать у сушарках до повного видалення вологи і летких. 

Тепловідвідні елементи, розташовані всередині хлоратора, дозволяють відвести значну частку тепла, що утворюється при хлоруванні, і тим самим, інтенсифікувати процес хлорування. Можливість безперервного оновлення складу розплаву і виведення з процесу непрохлорірованного залишку забезпечує сталість його газодинамічних характеристик і рівномірну роботу протягом всієї кампанії. Оскільки при хлоруванні в розплаві кисень оксидів тітансодержащего матеріалу і анодного хлоргаза з вуглецем утворює в основному CO2, кількість газів, що відходять після хлоратора в розплаві значно менше, ніж при хлоруванні в псевдозрідженому або рухомому шарі, що сприятливо впливає на роботу конденсаційної системи, тому що за інших рівних умов кількість тепла, що надійшов з хлоратора в апарати конденсаційної системи, зменшується. 

Конденсація і поділ продуктів хлорування. 

Під загальноприйнятими і широко ввійшли в промислову практику виробництва титану термінами «конденсаційна система», «конденсація» мається на увазі цілий комплекс апаратів, технологічних операцій і процесів, пов'язаних з отриманням зі складної за складом і фізико-хімічними властивостями парогазової суміші (ПГС) рідкого і чотирихлористого титану . 

Теоретично технологія відводу тепла, переклад компонентів з пароподібного стану в конденсована, поділ газоподібних, рідких, і твердих продуктів, виділення та очистка чотирихлористого титану принципово не відрізняються від відомих процесів і апаратів, що використовуються в хімічній, нафтохімічній та металургійній промисловості та описаних в спеціальних курсах і монографіях. Однак специфічні властивості чотирихлористого титану і супутніх йому хлоридів, а саме: висока хімічна активність, токсичність, велика різниця в хімічних властивостях, схильність до комплексоутворення, диспропорціонування, дисоціації в пароподібному і конденсованому стані - створюють серйозні труднощі апаратурного та технологічного характеру при розробці та практичній реалізації теплообмінних і масообмінних процесів і апаратів. І хоча створення і розвиток хлорного металургії титану та рідкісних металів стало причиною появи великої кількості робіт з хімії пароподібного стану - абсолютно нового напрямку в хімії - проблема як в науковому, так і практичному плані далека ще від свого повного вирішення. Технологічні межі конденсації і поділу продуктів хлорування залишаються як і раніше найбільш вузьким місцем у технологічному циклі виробництва чотирихлористого титану. 

До фізико-хімічному та термодинамічній відносинах парогазова суміш, що виходить з хлораторів з температурою 900-1700К, представляє складну багатокомпонентну систему, що складається з газоподібних TiCl4, VOCl3, VCl4, SiCl4, CCl4, S2Cl2, C6Cl6, SiOCl6, Si3O2Cl8, Si4O3Cl10, SnCl4, MoCl5 , MoO2Cl2, CrO2Cl2, AlCl3, FeCl3, CrCl4, FeCl2, ZrCl4, рідких NaCl, KCl, MnCl2, MgCl2, CaCl2 хлоридів, твердих продуктів C, TiO2, SiO2, Al2O3, частинок шлаку і коксу, а також газів CO, CO2, HCl , H2, Cl2. 

У робочому інтервалі температур (900-1800К) компоненти парогазової суміші можуть вступати між собою в складні взаємодії хімічного характеру. З достатньою для практичних цілей ступенем наближення можна розглядати парогазову суміш в стані складного термодинамічної рівноваги. Найбільш простим прикладом гетерогенного рівноваги є рівновага чистого конденсованої речовини зі своїм насиченим паром. У відповідності з правилом фаз в однокомпонентної системі зі зміною температури в умовах моноваріантного рівноваги можуть існувати тільки дві фази (рівновага трьох фаз в однокомпонентної системі можливо тільки в нонваріантной точці). Умови рівноваги між фазами визначається рівнянням Клаузіуса-Клапейрона 

dp / dt = dH1, 2 / T (V2-V1) 

Відомі різні варіанти апаратурного оформлення процесу конденсації: роздільна конденсація твердих і рідких хлоридів, спільна конденсація, комбінована конденсація. 

Роздільна конденсація. 

При роздільному способі конденсації парогазову суміш охолоджують в перших по ходу апаратах спочатку до точки роси найбільш висококиплячих рідкого хлориду, при цьому все більш висококиплячі хлориди конденсуються. Після цього парогазова суміш зі зваженими в ній твердими хлоридами надходить в апарати для розділення твердих і пароподібні хлоридів. Після відділення твердих хлоридів парогазова суміш надходить в конденсатори нижчих хлоридів. 

Спільна конденсація. 

При спільній конденсації твердих і рідких хлоридів парогазова суміш з хлоратора надходить безпосередньо в конденсатори змішання-«зрошувальні конденсатори», де зрошується охолодженим рідким чотирьоххлористим титаном. 

В якості конденсаторів змішування можна застосовувати також барометричні конденсатори, порожнисті і насадкові скрубери, в вірніше частини яких вмонтовано розбризкується пристрій (форсунки, тарілки, турбіни та ін.) З зрошувальних конденсаторів парогазова суміш надходить у хвостові конденсатори для остаточного доулавліванія чотирихлористого титану, а утворена твердими хлоридами пульпа, направляється в хлоратор абосухі конденсатори. При такому способі конденсації все тепло, виділене парогазової сумішшю при її охолодженні і конденсації, відводиться тільки чотирьоххлористим титаном. 

Очищення технічного чотирихлористого титану. 

Чотирихлористий титан, одержуваний у промисловості хлоруванням тітансодержащіх матеріалів у присутності містять вуглець відновлювача, містить значну кількість розчинених і зважених домішок, які можна умовно розділити на три основні групи: гази: HCl, CO2, COCl2, NOCl, N2, O2, Cl2, COS і др ., сконденсовані хлориди CCl4, CHCl3, Cr2O2Cl2, CCl3COCl, VOCl3, SiCl4, SiOCl6, SOCl2, SO2Cl2, тверді хлориди і оксихлориди FeCl3, FeCl2, TiOCl2, MgCl2, C6H6, POCl3, AlCl3. 

Відділення твердих суспензій. Чотирихлористий титан від твердих суспензій очищають відстоюванням і фільтрацією, здійснюваними в герметичних відстійниках або у фільтрах різної конструкції. В якості фільтруючого основи використовують керамічні, металокерамічні пористі патрони і пластини, склотканини, азбестову набивку, кислотостійкі тканини із штучного волокна й ін 

Хімічне очищення TiCl4 від оксітріхлоріда ванадію. Найбільшого поширення набули способи з застосуванням в якості реагентів мідного порошку, сірководню, нижчих хлоридів титану. 

Очищення мідним порошком - найбільш ефективний і універсальний метод, 

так як, окрім ванадію, мідний порошок видаляє сірку і частково органічні сполуки. Він порівняно простий у апаратурно оформленні, при цьому мідний порошок не утворює сполук, що забруднюють TiCl4. 

У зарубіжній промислової практиці відомий також сірководневий метод очищення. Суть цього методу полягає в тому, що розчинні в TiCl4 сполуки ванадію і алюмінію енергійно взаємодіють з H2S, утворюючи нерозчинні опади. Цей метод відносно дешевий по витратах виробництва, але складний в апаратурному оформленні. 

Ректифікація є найбільш ефективним методом з найбільш поширених методів розділення і очищення речовин з помітно различающимся тиском парів при температурі процесу. 

Металотермічним виробництво титану. 

Магниетермический виробництво титану. 

Магниетермический виробництво титану засноване на реакції 

TiCl4 +2 Mg = Ti +2 MgCl2. 

Перші уявлення про механізм відновлювального процесу склалися під впливом результатів лабораторних досліджень Уотмана та ін Було встановлено, що спочатку освіту губки починається на стінці реактора на рівні дзеркала розплавленого магнію. З часом відбувається зростання губки вгору і до центру реактора. Було висловлено думку, що основна взаємодія відбувається на поверхні губки між TiCl4 і рідким магнієм, який за рахунок капілярних сил дифундує в губчастої масі, виходячи на її поверхню. Утворюється MgCl2 стікає по поверхні вниз на дно апарату. У роботі визначальна роль поверхневих явищ була обгрунтована дослідами, в яких в реакційний простір апарату у вертикальному положенні поміщали сталеві стрижні: частина з них була приварена до дна реактора і виступала над рівнем рідкого магнію. Інша частина була приварена до кришки реактора так, щоб їх торці не стосувалися рівня магнію. Губка титану утворилася тільки в тих стрижнях, які виступали з магнію над розплавом. 

Технологія та апаратура магниетермический процесу відновлення. 

Апаратурне оформлення і технологія процесу відновлення обумовлюється специфічними властивостями титану і магнію, а саме: 

титан в нагрітому стані активно взаємодіє з киснем, азотом, вуглецем, парами води. Крім того, при нагріванні вище 1353К титан з залізом утворять легкоплавкі евтектики; 

відновлення чотирихлористого титану магнієм супроводжується виділенням великої кількості тепла, яке потрібно відводити від апарату; 

оскільки в процесі відновлення кількістьутворюється хлориду магнію за обсягом в 10.4 разів перевищує кількість що утворюється титану, то для забезпечення максимального використання ємності апарату хлористий магній необхідно видаляти; 

контакт чотирихлористого титану і розплавленого магнію з повітрям при їх введенні в апарат неприпустимий як з точки зору їх забруднення, так і за умовами техніки безпеки. Тому необхідно забезпечити умови герметичної їх завантаження в апарат. 

В даний час для виробництва титану використовуються герметичні апарати, виготовлені з нержавіючої сталі, обладнані пристроями для завантаження магнію і чотирихлористого титану, а також зливу хлористого магнію. Апарат поміщають у піч, оснащену повітряним колектором для охолодження реакційної зони апарату. Процес відновлення ведуть в захисній атмосфері інертного газу - гелію або аргону.

Склалася наступна практика і послідовність виконання основних технологічних операцій. Відновник одноразово завантажують в заповнений інертним газом реактор з таким розрахунком, щоб забезпечити потребу всього циклу відновлення. Потім на поверхню магнію здійснюється безперервна регламентована подача чотирихлористого титану. Утворюється хлористий магній, який має в порівнянні з магнієм більшу питому вагу, опускається на дно реактора, піднімаючи тим самим рівень металевого магнію. Для видалення хлористого магнію необхідно підтримувати температуру утворюються продуктів відновлення трохи вище точки плавлення хлориду. Але для забезпечення можливості здійснення інтенсифікації високоекзотерміческого магниетермический процесу необхідно використовувати інтенсивне охолодження реактора. Таким чином, виникає завдання створення такої конструкції печі і системи охолодження реактора, які можуть задовольнити суперечливим вимогам технології: інтенсифікації тепловідводу від апарату при підтримці на його поверхні досить високої температури. Труднощі виникають також через те, що основне вогнище тепловиділення, що знаходиться поблизу кордону розділу конденсованої і парогазової фаз, у зв'язку з накопиченням в реакторі продуктів відновлення та періодичними сливами хлористого магнію змінює своє розташування. 

Титанову губку витягують з реторт пневматичними зубилами. Іноді в нижній частині перед відновленням кладуть товсте помилкове дно, яким видавлюють вміст перевернутої реторти за допомогою штока гідравлічного преса. Відокремивши частину забруднену оксидами, губку дроблять на особливих зубчастих і дискових машинах і розділяють на фракції за крупністю. 

Йодідний рафінування титанової губки з отриманням щільного металу по реакції: 

Ti +2 I2 = TiI4 

дозволяє частково видалити домішки кисню, азоту, заліза, магнію та ін, підвищивши чистоту металу більш ніж до 99.9%. 

Основні області застосування титану і його сплавів. 

Титан завдяки гарному поєднанню механічних і технологічних властивостей і високої корозійної стійкості знаходить широке застосування в самих різних галузях промишленгості: авіакосмічної, хімічному і нафтовому машинобудуванні, чорної і кольорової металургії, харчової промисловості та в інших галузях. 

Застосування титану в авіабудуванні. 

Авіаційна промисловість була першим споживачем титану. Створення літальних апаратів зі швидкостями близькими до швидкості звуку і переважаючими її, визначило ряд технічних і економічних вимог до конструкційних матеріалів, що йдуть на виготовлення корпусу літака і його обшивки, а також двигунів, які неможливо було задовольнити без застосування матеріалів на основі титану. Авіаційно-космічна і техніка зараз визначає темпи розвитку титанової промисловості, хоча частка її в загальному обсязі споживання титану поступово знижується. 

Застосування титану в хімічній промисловості, 

машинобудуванні та 

інших галузях народного господарства. 

Завдяки високій корозійній стійкості титан і його сплави широко використовуються в хімічній промисловості: теплообмінники та Випарна апаратура, реактори, скрубери, сушарки, розділові колони, ємності, насоси, 

інше обладнання. Приблизно 30% титану витрачається на виготовлення комунікацій з титану, прімеяемих в хімічній промисловості, використовується в хлорному виробництві. 

Широке застосування титан знаходить у виробництві штучного волокна, барвників, азотної кислоти, синтетичні жирні кислоти, хлорованих вуглеводнів, кальцинованої соди, в хлорорганічних синтезу, у багатьох агресивних середовищах. 

Великий інтерес викликає застосування фасонного лиття для виготовлення титанових насосів та запірної арматури. 

У світовій практиці труби з титану широко застосовують в нафтовій промисловості 

У суднобудуванні зі збільшенням розмірів кораблів потрібні дедалі потужні турбінні двигуни, парові котли і конденсатори. 

За обсягом застосування титану кольорова металургія посідає друге місце серед цивільних галузей промисловості. Найбільшого поширення титанове обладнання отримало на підприємствах кобальтово-нікелевої і титаново-магнієвої промисловості, а також у виробництві міді, цинку, свинцю, ртуті та інших металів. 

Титан застосовується в якості елемента, що підвищує твердість алюмінієвих сплавів, і модифікатора, що дозволяє отримувати дрібнозернисту структуру металу.

Добавки титану підвищують якість чавуну і сталі. Окремо або з іншими елементами титан застосовується як розкислювач при виробництві багатьох низьколегованої і вуглецевих сталей.