Металлургия редких металлов

Способы производства титана и циркония

Получение чистых металлических титана и циркония свя­зано со значительными технологическими трудностями вслед­ствие высокой химической активности этих металлов. Реак­ции взаимодействия титана и циркония с кислородом, азо­том, углеродом, оксидами углерода и парами воды протекают с большой убылью энергии Гиббса. Небольшие примеси этих газов активно реагируют с титаном и цирконием.

Как отмечено выше, кислород и азот растворяются в ти­тане и цирконии. Примеси этих элементов и углерода сильно повышают твердость и ухудшают пластичность металлов. Вследствие высокого сродства к кислороду и растворимости последнего в титане и цирконии эти металлы преимуществен­но получают из бескислородных соединений - хлоридов, фто­ридов. Некоторую долю порошков титана и циркония получают восстановлением оксидов кальцием или гидридом кальция, в этом случае металлы содержат не менее 0,1 % кислорода.

При производстве чистых титана и циркония из галогени­дов необходимо предохранять их на всех стадиях технологии от воздействия кислорода, азота, паров воды, углеродсо - держащих газов. Это достигается проведением восстановле­ния и плавки металлов в герметичной аппаратуре в атмосфе­ре инертных газов (аргон, гелий) или в вакууме. Одно из важнейших условий - высокая чистота исходных соединений титана и циркония, а также применяемых восстановителей.

Способы получения титана и циркония можно подразделить на пять групп:

Восстановление из хлоридов (TiCl4, ZrCl4) магнием или натрием.

Восстановление из фтористых соединений: K2ZrF6 (на­трием) или ZrF4 (кальцием).

Восстановление из диоксидов (Ti02, Zr02) кальцием или гидратом кальция.

Электролитические способы получения или рафинирова­ния металлов.

Иодидный способ рафинирования металлов.

В зависимости от способа восстановления металлы полу­чают в форме губки или порошка, из которых затем произво­дят компактные заготовки методом плавки и порошковой ме­таллургии.

Ниже рассмотрены некоторые из известных способов полу­чения титана и циркония. Гафний получают теми же метода­ми, что и цирконий.