Жеңіл түсті металдар өндірісі дәріс мақсаты

жүктеу/скачать 0,76 Mb.

бет	2/4
Дата	26.04.2023
өлшемі	0,76 Mb.
	#87171

1 2 3 4

Байланысты:
Дәріс №10 Жеңіл түсті металдар өндірісі

3. Титан өндірісі.

2. Магний өндірісі. Магний өндірісіндегі негізгі шикізат болып магнезит MgCO₃, доломит MgCO₃CaCO₃, карналлит MgCl₂KCl  6H₂O қолданылады.
Металдық магнийді алудың екі әдісі бар: термиялық және электролиттік. Бірінші әдіс магний тотығының қөміртегімен немесе кремниймен тотықсыздануына, ал екінші әдіс балқытылған хлорлы магнийдің MgCl₂ электролизіне негізделген. Негізінен металдық магнийді өндірудің электролиттік әдісі кеңінен таралған. Ол екі негізгі үрдістерден тұрады: бастапқы шикізаттан хлорлы магнийді алу және оның электролизі.
Балқытылған магний хлоридінің электрлизі шамотпен қаланған тікбұрышты герметикалық ванна түріндегі элетролиздегіштерде іске асырылады (сурет 2). Анодтарды графиттен, ал катодтарды екі болат пластиналарынан жасайды. Электролит ретінде хлорлы тұздар MgCl₂(7-15%), NaCl, KCl, CaCl₂ балқымасы қолданылады. Анод пен катод кеңістіктері оттөзімді диафрагмамен бөлінген.

1 – болат бүркенішіндегі отқа төзімді кірпіштен жасалған ванна;
2 – болат катодтары; 3 – графитті анодтар; 4 – отқа төзімді диафрагмалар
Сурет 2 – Магнийлі электролиздегіш сұлбасы

Магнийдің тығыздығы электролит тығыздығынан кем, соның салдарынан ол қалқып шығып, ванна бетінде жинақталады. Таза магнийдің тотығуының алдын алу үшін ванна беті керамикалық қақпақпен жабылады. Балқыған магний вакуумды шөміштермен және сифондармен периодты түрде ваннадан шығарылады. Анодта түзілген хлор арнайы құбыр арқылы сорылып алынады.

Электролизден кейін магнийдің құрамында көп мөлшерде қоспалар болады. Оны тигельді пештерде қождамалармен өңдеу немесе ұшыру арқылы қайта балқытып тазартады. Құрамында 99,9%-дан артық магний бар тазартылған металл құю машинасында құйылады. Құю кезінде магний ағыны күкірт ұнтағын үрлеу арқылы тотығудан қорғалады.
3. Титан өндірісі. Жер қыртысында таралуы бойынша (0,6%) титан металдар ішінен алюминий, темір және магнийден кейін төртінші орынды алады. Оттегіге химиялық ынтықтығы жоғары болуына байланысты титанды тікелей оның тотықтарынан тотықсыздандыру үлкен қиындықтар тудырады. Титанның қос тотығының көміртегімен тотықсыздануы 1800^оС-ден жоғары температураларда ғана мүмкін. Бірақ мұндай температураларда металмен қатар карбид ТіС пен нитрид TiN түзіледі, ал олар титанда еріп, оған морттылық қасиет береді. Жоғары температураларда титан оның пластикалығын әлсірететін оттегі және сутегімен оңай әрекеттеседі. Карбид, нитрид және еріген газдардан таза металл алудың қиындығына байланысты ХХ ғасырдың 40 жылдарына дейін титан қысыммен өңдеуге келмейтін, морт сынғыш материал деп есептелінді.
Таза титан өндірісінің техникалық әдісін 40-шы жылдары Германия мен АҚШ-та жұмыс істеген В.Кролл ойлап тапты. Техникалық титанды алу мынадай этаптардан тұрады: 1) кенді байытып, титанның қос тотығын алу; 2) төртхлорлы титан алу; 3) титанды тотықсыздандырып, титан губкасын алу; 4) титан губкасын құймаларға қайта балқыту.
Титан өндірісінде шикізат материалдары ретінде негізінен ильменит FeOTiO₂ (38-61% TiO₂) пен рутил (91-99% TiO₂) қолданылады. Өңдеу алдында кенді әдеттегі тәсілдермен (флотация, магниттік сепарация және т.б.) байытады. Электр доғалы пештерде шикіқұрамға көмірқұрамдас материалдарды қоса тотықсыздандырып балқытудан соң темірдің негізгі массасы шойын түрінде айырылып, жеткілікті таза титанның қос тотығы (80-85% TiO₂) алынады.
Төртхлорлы титан алу үшін титанның қос тотығын кокспен немесе ағаш көмірмен араластырады, байланыстырғыш ретінде тас көмірлі шайыр қосып, алынған қоспадан брикет престейді. 800^оС температурада қыздырғаннан кейін кеуекті брикеттерді герметикалық пештер – хлораторларда хлорлайды. Реакциялық аймақта келесі реакция жүреді:
TiO₂ + 2Cl₂ + C = TiCl₄ + CO₂.
Төртхлорлы титанның қайнау температурасы 136^оС, сондықтан ол бу тәріздес күйде болады. Көмірқышқыл газынан алыстату үшін оны конденсаторға жібереді. Онда ол сұйық күйге өтіп, сонан соң қоспалардан тазартылады. Тазартылған TiCl₄ – құрамындағы темір, ванадий немесе кремний мөлшері 0,01%-дан кем түссіз мөлдір сұйықтық.
Титанды тотықсыздандыруды арнайы реакторларда (3 сурет) магний көмегімен жүзеге асырады. Реактор шахталы электр пешке орналастырылған және хлорлы магниді ағызу жүйесі бар коррозияға төзімді болаттан жасалған герметикалық реторта түріндегі құрылғы. Ретортаға таза магний құймаларын жүктейді, сонан соң оны герметикалайды және ауасын сорып алады. Ақырында тазартылған аргонмен толтырып, пешке орналастырады.
Тотықсызданған титан реактор қабырғаларында хлорлы магний және магний сіңген губка тәріздес масса түрінде бөлінеді. Оның құрамында шамамен 55-60% Ti, 25-30% MgО, 10-15% MgCl₂ бар. Губка тәріздес массаны тазарту үшін ретортаны 900-950^оС температурада 25-40 сағат бойы вакуумдайды және магний мен хлорлы магний қоспаларының буын қудалайды, ал олар конденсаторға шөгеді. Осыдан сон ретортаны суытып, титан губкасын алады. Титан губкасы – беттігі жетілген қоңыр түсті кеуекті масса. Ол оттегі, азот және су буын жақсы сіңіреді.

а – TiCl₄ тотықсыздандыру аппараты;

б – магний және оның хлоридін титан губкасынан бөлу қондырғысы

1 – реторта, 2 – электр пеш; 3 – қақпақ; 4 – аргон жіберу келте құбыры; 5 –TiCl₄ жіберу келте құбыры; 6 – ауаны сорып алу келте құбыры; 7 – электр қыздырғыш; 8 – температураны өлшеу қадағалары; 9 – ретортаны ауамен үрлеу каналдары; 10 – MgCl₂ ағызу; 11 – тор; 12 – тотықсыздандыру реакцияларының өнімдері; 13 – тығыздағыш; 14 –жылу экрандары; 15 – конденсатор; 16 – конденсат; 17 – вакуумдық жүйенің келте құбыры

жүктеу/скачать 0,76 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4