Ćw. Otrzymywanie tytanu metodą Krolla.
Temperatura topnienia i wrzenia tytanu:
temperatura topnienia - 1669oC
temperatura wrzenia - 3330oC
Minerały:
Największe znaczenie praktyczne spośród tlenków tytanu posiada dwutlenek tytanu TiO2.
W przyrodzie występuje on w postaci trzech odmian krystalicznych noszących jako minerały nazwy: anataz, brukit, rutyl.
Anataz - ma kryształy tetragonalne, ciężar właściwy 3,82 - 3,95 g/cm3, zabarwiony wskutek domieszek Fe2O3 na kolor brunatny do czarnego.
Brukit - krystalizuje w układzie rombowym, kolor żółty, czerwony, brązowy lub czarny. Ciężar właściwy 4 g/cm3.
Rutyl - kryształy tetragonalne, ciężar właściwy 4,18 - 4,25 g/cm3, kryształy mogą posiadać bardzo zróżnicowane ubarwienie pochodzące od domieszek, od żółtej do czarnej, rzadko zielone lub niebieskie. Temperatura topnienia 1850C. Znacznie częściej spotykany w porównaniu z anatazem i brukiem.
Tytaniany:
Ilumenit (FeTiO3 = FeO*TiO2) - układ heksagonalny, ciężar właściwy 4,5 - 5,0 g/cm3, Z powodu swej izomorficzności z Fe2O3 zawierać może znacznie mniej TiO2, niż wynikałoby to ze stechiometrii.
Perovskit (CaTiO3 = CaO*TiO2) - tworzy kryształy pseudoregularne o barwie żółtej, żółtawo - czarne, pomarańczowej do czarnej, ciężar właściwy 4 g/cm3
właściwości tytanu:
- b. plastyczny
- wytrzymałość tytanu i jego stopów jest zbliżona do stali jakościowej
- zachowanie wytrzymałości w temp. 400-500 C
Zastosowanie tytanu:
- silniki
- elektronika próżniowa
- narzędzia lekarskie
- urządzenia w przemyśle chemicznym
- stale wysokojakościowe
- węgliki tytanu - narzędzia skrawające
- przemysł morski
- piece wielkiej częstotliwości (duża wartość stałej dielektrycznej)
Metoda kwaśna
wsad - głównie ilumenit (FeO.TiO2)
Rozpuszczanie - kwas (80-98%) początkowa temp. 50-70C, potem egzotermiczne tworzenie siarczanów i temp. rośnie do 120-130C.
redukcja rozpuszczania
FeO.TiO2 - Fe.Ti3+3H2SO4 - Ti(SO4)2 + FeSO4 + 3H2O
redukcja Fe
Fe2(SO4)3 - FeSO4
rozcieńczanie wodą
FeSO4 + 3H2O - 3Fe(OH)↓ + H2SO4
hydroliza
Ti(SO4)2 + 3H2O - TiO.SO4 + H2SO4
prażenie
TiO.SO4 - TiO2↓ + SO2 + 1/2O2 TiO2 - czystość 99 - 99,5%
Metoda alkaliczna
wsad - koncentrat rutylowy
(…)
… wolframowe
Stare metody przerobu W nie przepisane !!!!
Zastosowanie wolframu
stopy twarde 50-60%
spiekane węgliki, karbiki, azotki, wegliko-azotki, zastosowanie: narzędzia skrawające, wiercące, mielące, części narażone na zużycie, materiały ścierne
stal 20-30% - dodatek do stali 1-18% W, stale narzędziowe szybkotnące
wolfram metaliczny i jego stopy 4-8%
technika oświetleniowa - żarniki lamp, żarówek…
… badań nie są jednoznaczne.
Metalurgia - selen stosowany jest tu jako dodatek do stali narzędziowej i specjalnej, a także do miedzi, ołowiu i mosiądzów.
W stali nierdzewnej dodatek 0,1 - 0,3% Se polepsza skrawalność, kowalność i odporność na korozje. W stali krzemowej poprawia własności magnetyczne. W latach 90-tych ubiegłego stulecia rozpoczęto stosowanie selenu i bizmutu jako dodatku do mosiądzów…
…, mała ilość operacji, wysoka jakość uzyskanego selenu) znalazła szerokie zastosowanie w wielu zakładach.
Prażenie sulfatyzujące prowadzi się w dwóch etapach. Nieodmiedziowany szlam mieszany jest z stężonym kwasem siarkowym i ogrzewa się do temperatury 150 - 300 °C w rurowych obrotowych piecach, lub kotłach ze stali kwasoodpornej zaopatrzonych w mieszadła. Kwas siarkowy, będący silnym utleniaczem…
…, dodając podczas ługowania niewielką ilość Na2S. Po filtracji nierozpuszczalny osad zawracany jest do przetopu na stop Ag-Au, a zasadowy roztwór zawierający Na2TeO3 i Na2SeO3 kieruje się do elektrolizy z nierozpuszczalnymi anodami. Elektrolizę prowadzi się w niewielkich wannach, elektrody wykonane są ze stali nierdzewnej. Podstawowym procesem na katodzie jest wydzielenie telluru:
TeO32+ + 3 H2O + 4 e…
… + CuCl
FeCl2, VCl2 - nielotne w czasie procesu rektyfikacji Tw > 1000C
skład technicznego TiCl4
Si - 0,01-0,3%
Al - 0,01-0,1%
Fe - 0,01-0,1%
V - 0,01-0,3%
TiOCl2 - 0,04-0,5%
COCl2 - 0,005-0,15%
Cl - 0,03-0,08%
S - 0,01-0,03%
Ti metaliczny otrzymuje się metodami:
Krolla - redukcja TiCl4 magnezem
Redukcja TiO2 wapnem
Redukcja TiCl4 sodem
Elektroliza w solach stopionych
ad 1.
TiCl4(g) + Mg(c) = Ti(s…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)