title-icon
Яндекс.Метрика
» » Восстановление четыреххлористого титана и циркония водородом

Восстановление четыреххлористого титана и циркония водородом

Склонность галоидов некоторых металлов диссоциировать при нагреве положена в основу иодидного процесса, разработанного ван-Аркелем; в некоторых случаях для восстановления галоидов применялся водород при высокой температуре. Бромид титана, например, восстанавливался водородом при 1300°.
Возможность восстановления четыреххлористого титана водородом в дуговой печи была изучена Джаффи и Питлером. Сделанные ими выводы, разумеется, нельзя непосредственно применить к получению циркония, но аналогия между этими процессами несомненна.
Этот процесс, позволяющий использовать наиболее дешевый восстановитель и получать титан, не насыщенный продуктами реакции, представляется весьма заманчивым. Джаффи и Питлер утверждают, что, начиная процесс с водородом, насыщенным при температуре 25° парами четыреххлористого титана, с парциальным давлением, равным 12,6 мм рт. ст., и поддерживая общее давление около 1 атм, можно восстановить до металлического титана 99,25% хлорида по достижении термодинамического равновесия.
Для проверки этих теоретических расчетов проводились опыты в дуговой печи, предназначенной для выплавки титана. После откачки и промывки печи аргоном на кусок титана наводилась дуга, в зону которой направлялась струя технического водорода, осушенного путем пропускания над силикагелем (попытки очистить водород от кислорода, по-видимому, не предпринимались). Предварительно водород продувался через технический четырёххлористый титан. К сожалению, спустя 10 мин. дуга отклонилась и прожгла отверстие в медном тигле, что приостановило опыт. Вместо повторения опыта с целью получения данных для окончательных выводов исследователи произвели лишь сравнение состава и веса куска титана, использованного для зажигания дуги. Вес его увеличился на 13,96 г (при первоначальном весе около 300 г), что эквивалентно восстановлению 430 л четыреххлористого титана при давлении 12,6 мм рт. ст.

Несмотря на то, что опыт не удалось провести до конца, авторы не видят препятствий для применения этого процесса с использованием дуговой печи, равной по размерам 30-тонной сталеплавильной печи.
Восстановление четыреххлористого циркония водородом изучалось Кроллем и его сотрудниками. Очищенный водород применялся в установке, показанной на фиг. 21. Она состоит из специальной кварцевой колбы с двумя подвижными охлаждаемыми водой вольфрамовыми электродами. Между электродами образуются дуги в атмосфере водорода и паров четыреххлористого циркония. Последние вводятся в основную колбу из боковой колбы. Давление газа уравнивалось с атмосферным с помощью резинового баллона, присоединенного к аппарату.
В результате реакции получался порошок, часть которого осаждалась на стенках. Этот порошок содержал до 26% Zr, а остальное - вольфрам. На электродах осаждалось некоторое количество плотного черного порошка, в котором, как показало выщелачивание, оказалось 75,8% Zr.
Кролль пришел к заключению, что коэффициент полезного действия этого процесса низок и что его осуществление сопряжено с чрезмерным расходом энергии и водорода высокой чистоты.
Восстановление четыреххлористого титана или циркония водородом привлекательно на бумаге, но для того чтобы осуществить его в промышленных масштабах, необходимо разрешить много проблем. В частности, для обеспечения полноты реакции смесь паров четыреххлористых соединений и водорода должна быть сильно разбавлена в отношении хлорида, а температуру необходимо держать около 2000°. Допустим, что материал, устойчивый при такой высокой температуре в атмосфере хлористых циркония и титана, хлористого водорода и водорода, можно найти, но и тогда остается проблема удаления хлористого водорода. Чтобы процесс был экономически выгодным, необходимо обеспечить повторное использование большого количества чистого сухого водорода с минимальными потерями тепла. Поэтому система должна включать оборудование для поддержания чистоты водорода и удаления хлористого водорода.

title-icon Подобные новости