Электролитическое восстановление титана из оксидного сырья в расплаве хлорида кальция

• Автор: Тарабаев, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ТИТАНА И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СПОСОБЫ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

1.1 Свойства титана, его минералов и оксидов

1.2. Магнийтермическое производство титана процесс Кроля

1.3. Способы электролитического восстановления титана.

2. КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОДНЫХ РЕАКЦИЙ ПРИ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ ТИТАНА. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОКСИДОВ ТИТАНА И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛИТА

2.1. Кинетика и механизм электродных реакций при электролитическом

восстановления оксидов титана.

2.2. Металлотермическое восстановление оксидов титана.

2.3. Физикохимические свойства солевого расплава СаС

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДНОГО ТИТАНОВОГО СЫРЬЯ
3.1. Изучение совместимости ТОг с расплавом СаОСаСЬ.
3.2. Изучение кинетики и механизма процессов на графитовом аноде в расплаве
СаОСаС .ттг.
3.3. Исследование процесса электролитического восстановления титана из оксидного сырья
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ВВЕДЕНИЕ


Высокие механические свойства титана, и особенно сплавов, сохраняются при повышенных до 0С температурах, при которых многие другие конструкционные материалы в значительной степени разупрочняются
Чистый титан является технологичным материалом. Он подвергается всем видам механической обработки в горячем и холодном состоянии 4. Важное значение имеет содержание кислорода, в зависимости от которого определяется сорт технического титана 5. Стандартный электродный потенциал для системы ТП Л составляет 1,В в водородной шкале 6. В обычных условиях титан устойчив на воздухе, и покрывается оксиднонитридной пленкой. Пассивируется в воде, разбавленных серной и азотной кислотах, и не реагирует с разбавленными щелочами, гидратом аммиака. В работе 7 показано, что наличие на титане насыщенного до 5 ат. Титан реагирует с водяным паром, хлороводородной и фтороводородной кислотами, концентрированной серной и азотной кислотами, концентрированными щелочами, галогенами, халькогенами, фосфором, углеродом, кремнием, а при умеренном нагревании энергично поглощает водород 8. Неустойчив в соляной, плавиковой, фосфорной кислотах при повышенных концентрациях и температурах. Титан заметно взаимодействует с органическими кислотами щавелевой, муравьиной, уксусной 5. При высоких температурах титан взаимодействует с галогенами, кислородом, серой, азотом и углеродом. При взаимодействии с кислородом на поверхности титана образуется оксидная пленка. При нагреве до С начинается заметное окисление с образованием диоксида титана ТЮ2, при этом часть кислорода до растворяется в металле, а оставшиеся кислорода идут на образование окалины. До температур около 0С образуются фазы НО и Пз . В наиболее характерных соединениях титан проявляет валентность 4. Соединения трехвалентного титана сравнительно легко образуются восстановлением соединений четырехвалентного титана водородом в растворах или при электролизе. Характерной особенностью указанных соединений являются их восстановительные свойства 9. Среднее содержание титана в земной коре кларк составляет 0,, среди конструкционных металлов занимает четвертое место, уступая железу, алюминию и магнию. Известно минералов титана, среди множества которых промышленное значение имеют ильменит БеТЮз, и рутил ТЮ2 . Более подтвержденных запасов титана 9,3 млн. России около лейкоксеном, остальные преимущественно ильменитом. Разведанные мировые запасы титана представлены месторождениями трех геологопромышленных типов россыпные ,3 рудные ильменитмагнетитовые, ильменитгематитовые и ильменитрутиловые ,7 анатазперовскигапатитовые 5. В системе Т установлена широкая область твердых растворов кислорода в титане, достигающая почти ат. Титан образует с кислородом широкие области а и ртвердых растворов, и большое число оксидов ТЮ ТПЛК, Т Тт К, ТТПЛК, ТЮ2, и субоксидов ТЦО, ТЬО, Т0 . Рутил является термодинамически устойчивой кристаллической формой диоксида титана 9. Диаграмма состояния ТьО по данным приведена на рис. Рис. Плотность ТЮ2 при С составляет 4,4, гсм3, температура плавления 1ПЛ6С. Термодинамические характеристики оксидов гитана приведены в табл. Оксид ЛН8, кДжмоль А, ДжмольК АО. Между соединениями Т и ТЮ2 существует гомологический ряд оксидов Т1пп при 4п. В него входят оксиды Т, ТО9, ТЙбОц, П7О, Т5, Т7, получившие название фаз Магнели . Известно, что при отклонении состава ТЮ2 от стехиометрического, его свойства изменяются. Удельная электрическая проводимость согласно 5 обычных образцов диоксида титана, близких к составу ТЮ2, при С составляет Смм, а с уменьшением концентрации кислорода в образце электрическая проводимость увеличивается. Удаление сравнительно небольшого количества кислорода из непроводящего рутила превращает его в электропроводящую фазу Магнели, что позволяет использовать такой рутил в качестве материала для изготовления электродов. С повышением температуры удельная электрическая проводимость диоксида титана также увеличивается, при 0С достигает 1 Смм, а при С 5 Смм. По данным работы , значения электропроводности порошкообразных материалов ТЮ, ТЮ, Т1М при С близки к электропроводности титана табл.