Электролитическое получение титановых порошков во фторидных расплавах

Abstract

Проведен краткий обзор промышленных технологий получения титановых порошков. Показаны недостатки существующих промышленных хлоридных технологий производства титана. Обоснована необходимость разработки принципиально новой фторидной технологии получения титановых порошков из низкотемпературных фторидных расплавов. Приведена методика приготовления фторидных расплавов с использованием процесса гидрофторирования фторидов лития и натрия безводным фтороводородом, выделяющимся при разложении гидрофторида калия. Описаны процессы, протекающие при электролитическом получении титановых порошков из фторидных расплавов с использованием в качестве расходного реагента тетрафторида титана. Поскольку потенциал выделения титана значительно меньше аналогичных значений потенциалов фторидных солей фторидной эвтектики процесс выделения титана протекает с высоким выходом. Описаны схема лабораторной установки для проведения процесса электролиза и последовательность операций получения катодного осадка. Исследована зависимость влияния катодной плотности тока на выход титана по току и выбраны оптимальные условия проведения электролиза. Представлены основные элементы электролитической установки, внешний вид катода с образовавшимся осадком и отделенный от катода осадок. Приведены экспериментальные результаты по электролитическому получению титана, и показано, что выход по току составляет не менее 93 %. Представлен химический анализ порошка титана, полученного по предлагаемой технологии, и показано, что содержание примесей в нем не превышает 0,1 мас. %. Порошки, полученные по фторидной технологии, содержат гораздо меньшее количество примесей, чем титановая губка, полученная по промышленной хлоридной технологии.

The authors have carried out a brief overview of industrial techniques for preparing titanium powders. The paper introduces the disadvantages of the existing industrial chloride techniques for preparing titanium. The necessity to develop a fundamentally new fluoride technique for producing titanium powders from low-temperature fluoride fusions was proved. The article introduces the technique of preparing fluoride fusions applying lithium and sodium fluoride hydrofluorination by anhydrous hydrogen fluoride; the latter is extracted at potassium hydrofluoride decomposition. The authors describe the processes occurring at electrolytic production of titanium powders from fluoride fusions using titanium tetrafluoride as a consumable agent. As titanium deposition potential is much lower than the same values of potential for fluoride salts of fluoride eutectic titanium is extracted with high yield. The paper describes the scheme of the laboratory unit for electrolysis and the sequence of cathode deposit production. The dependence of cathodic current density influence on titanium current yield was studied; the optimal conditions for electrolysis were selected. The principle elements of the electrolytic unit, cathode appearance with the deposit formed and separate deposit were introduced. The paper demonstrates the experimental results on titanium electrolytic preparing; the current yield is not less than 93 %. The chemical analysis of titanium powder prepared by the technique proposed is introduced; the admixture content in it does not exceed 0,1 wt. %. Powders prepared by the fluoride technique contain far less quantity of impurities than titanium sponge produced by the industrial chloride technique.