[go: up one dir, main page]

RU2061585C1 - Method for production of titanium powder - Google Patents

Method for production of titanium powder Download PDF

Info

Publication number
RU2061585C1
RU2061585C1 RU94037978A RU94037978A RU2061585C1 RU 2061585 C1 RU2061585 C1 RU 2061585C1 RU 94037978 A RU94037978 A RU 94037978A RU 94037978 A RU94037978 A RU 94037978A RU 2061585 C1 RU2061585 C1 RU 2061585C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reaction mass
titanium
vacuum separation
grinding
powders
Prior art date
Application number
RU94037978A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94037978A (en
Inventor
А.И. Гулякин
С.В. Мушков
Л.М. Бердникова
Г.Г. Семянников
Н.А. Носков
Н.П. Нечаев
А.В. Шаламов
Д.А. Рымкевич
Т.В. Кокшарова
Original Assignee
Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния"
Акционерное общество "АВИСМА-титаномагниевый комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния", Акционерное общество "АВИСМА-титаномагниевый комбинат" filed Critical Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния"
Priority to RU94037978A priority Critical patent/RU2061585C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2061585C1 publication Critical patent/RU2061585C1/en
Publication of RU94037978A publication Critical patent/RU94037978A/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy; production of titanium or powders based on titanium. SUBSTANCE: method for production of titanium powder includes magnesium thermal reduction of titanium tetrachloride; preliminary purification of reaction mass by vacuum separation up to the content of magnesium chloride within 5-12%, removal of reaction mass from the apparatus, grinding it to particles sizing 0-12 mm and subjection to subsequent final purification by leaching or vacuum separation. In final purification by vacuum separation, after grinding, the reaction mass is preliminarily dried in vacuum with stepped raising of temperature from 20 to 250 C, then, vacuum separation is carried out, apparatus is cooled and sintered powders are finally ground to the required. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлурги, в частности, к способу получения титановых порошков. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular, to a method for producing titanium powders.

Известны несколько способов получения титановых порошков (1 Порошковая металлургия титана. Изд. 2-е, Устинов В.С. Олесов Ю.Г. Дрозденко В.А. и др. М. Металлургия, 1881, с.10-22): металлотермическое восстановление титана из его соединений; механическое и химико-механическое измельчение губчатого и компактного титана; электролитический способ; диспергирование жидкого титана. There are several methods for producing titanium powders (1 Powder metallurgy of titanium. Ed. 2nd, Ustinov V.S. Olesov Yu.G. Drozdenko V.A. et al. M. Metallurgy, 1881, pp. 10-22): metallothermal reduction of titanium from its compounds; mechanical and chemical-mechanical grinding of sponge and compact titanium; electrolytic method; dispersion of liquid titanium.

Известный способ диспергирования жидкого титана путем распыления струи жидкого металла нейтральным газом, либо путем вращения в инертной атмосфере расплавленного в электрической дуге титанового прутка, не вышел из стадии исследований. The known method of dispersing liquid titanium by spraying a jet of liquid metal with a neutral gas, or by rotating a titanium rod molten in an electric arc in an inert atmosphere, has not left the research stage.

Основными недостатками способа являются:
сложность конструкционного оформления процесса;
получаемые гранулы обладают закаленной поверхностью, что вызывает необходимость только горячего их прессования с применением дорогостоящего оборудования (2 Титан. Гармата В.А. Петрунько А.Н. Галицкий Н.В. и др. М. Металлургия, 1983, с.492-493).
The main disadvantages of the method are:
the complexity of the design process;
the obtained granules have a hardened surface, which necessitates only their hot pressing with the use of expensive equipment (2 Titanium. Garmata V.A. Petrunko A.N. Galitsky N.V. et al. M. Metallurgy, 1983, pp. 492-493 )

Известный способ механического измельчения губчатого титана применим только для его низких сортов, т.е. для титана, охрупченного высоким содержанием примесей, поскольку чистый металл очень мягок, вязок, пластичен. Получаемые по этому способу порошки имеют низкое качество. С целью облегчения операции измельчения рекомендуется охрупчивать губчатый титан насыщением водородом с последующим дегидрированием (3 Производство и применение порошков титана. Олесов Ю. Г. Устинов В.С. Дрозденко В.А. УкрНИИНТИ, Киев, 1971, с. 4-16). Получаемые порошки из-за высокой удельной поверхности обогащены газовыми примесями. Предлагается также операцию размола осуществлять с добавками инертных наполнителей, например льда (4 Патент США N 3072347, 1963) или обезвоженных галлоидных солей щелочных металлов (5 Патент США N 2794560, 1961). The known method of mechanical grinding of titanium sponge is applicable only to its low grades, i.e. for titanium, embrittled with a high content of impurities, since pure metal is very soft, viscous, ductile. The powders obtained by this method are of poor quality. In order to facilitate the grinding operation, it is recommended to brittle sponge titanium with hydrogen saturation followed by dehydrogenation (3 Production and use of titanium powders. Olesov Yu. G. Ustinov V.S. Drozdenko V.A. UkrNIINTI, Kiev, 1971, p. 4-16). The resulting powders are enriched with gas impurities due to the high specific surface. It is also proposed to carry out the grinding operation with additives of inert fillers, for example ice (4 US Pat. No. 3072347, 1963) or dehydrated alkali metal haloid salts (5 US Pat. No. 2794560, 1961).

Известны два направления электролитического способа получения титановых порошков: 1) восстановление титана из его соединений (TiCl4, TiО2 и др.) с применением нерастворимого анода находится на стадии исследований; 2) восстановление титана из расплава его хлоридов с применением растворимого анода из отходов металлического титана доведен до стадии опытно-промышленных разработок. Недостатками способа являются высокая энергоемкость и низкая производительность около 80 кг/сутки (3 Производство и применение порошков титана. Олесов Ю.Г. Устинов В.С. Дрозденко В.А. УкрНИИНТИ, Киев, 1971, с.19).Two directions of the electrolytic method for producing titanium powders are known: 1) the reduction of titanium from its compounds (TiCl 4 , TiO 2 , etc.) using an insoluble anode is at the research stage; 2) the reduction of titanium from the melt of its chlorides using a soluble anode from titanium metal wastes is brought to the stage of pilot development. The disadvantages of the method are high energy consumption and low productivity of about 80 kg / day (3 Production and use of titanium powders. Olesov Yu.G. Ustinov V.S. Drozdenko V.A. UkrNIINTI, Kiev, 1971, p.19).

Из известных металлотермических способов (восстановление хлоридов титана натрием или магнием и восстановление двуокиси титана гидритом кальция) наиболее разработанным, до промышленных масштабов, является способ натриетермического восстановления хлоридов титана с последующей гидрометаллургической обработкой реакционной массы. Способ отличается высокой производительностью; порошки имеют хорошее качество, хорошо прессуются и спекаются. Недостатком способа является то, что из-за высокой активности натрия (возгораемость, взрываемость), требуется строгое соблюдение определенных мер предосторожности и кроме того, для получения 1т титана расходуется натрия в два раза больше, чем магния. В отечественном производстве губчатого титана натрий в качестве восстановителя пока не нашел применения. Of the known metallothermal methods (reduction of titanium chlorides with sodium or magnesium and reduction of titanium dioxide with calcium hydride), the most developed, to an industrial scale, is the method of sodium thermal reduction of titanium chlorides with subsequent hydrometallurgical treatment of the reaction mixture. The method is characterized by high performance; the powders are of good quality, well pressed and sintered. The disadvantage of this method is that due to the high activity of sodium (flammability, explosiveness), strict observance of certain precautions is required and, in addition, sodium is consumed twice as much as magnesium to obtain 1 ton of titanium. In the domestic production of sponge titanium, sodium as a reducing agent has not yet found application.

По способу восстановления TiО2 гидридом кальция получаются очень мелкие, обогащенные газовыми примесями, порошки со средним размером частиц не более 10 мкм (I с.11), что ограничивает области их применения. Из-за низкой технико-экономической эффективности способа и низкого качества порошков интерес к теоретическим и технологическим разработкам этого способа в последние годы не проявляется (2 Титан. Гармата В.А. Петрунько А.Н. Галицкий Н.В. и др. М. Металлургия, 1983, с.492-493).By the method of reducing TiO 2 with calcium hydride, very fine powders enriched with gaseous impurities are obtained with an average particle size of not more than 10 μm (I p.11), which limits the scope of their application. Due to the low technical and economic effectiveness of the method and the low quality of the powders, interest in theoretical and technological developments of this method has not been shown in recent years (2 Titanium. Garmata V.A. Petrunko A.N. Galitsky N.V. et al. M. Metallurgy, 1983, p. 492-493).

Прототипом предлагаемого способа является магниетермический комбинированный способ получения титановых порошков (I Порошковая металлургия титана. Изд. 2-е, Устинов В. С. Олесов Ю.Г. Дрозденко В.А. и др. М. Металлургия, 1881, с. 10-13). Сущность способа заключается в следующем. Четыреххлористый титан восстанавливают металлическим магнием по технологии действующего производства губчатого титана. Полученную реакционную массу подвергают предварительной вакуумной сепарации для очистки от металлического и хлористого магния до 0,5 и 2-3 мас. соответственно: охлажденную реакционную массу после дробления (крупность фракций не указывается), направляют на окончательную очистку от хлористого и металлического магния выщелачиванием в солянокислых растворах. The prototype of the proposed method is a combined magnetothermic method for producing titanium powders (I Powder metallurgy of titanium. Ed. 2nd, Ustinov V.S. Olesov Yu.G. Drozdenko V.A. et al. M. Metallurgy, 1881, p. 10- 13). The essence of the method is as follows. Titanium tetrachloride is reduced with magnesium metal using the technology of the existing production of sponge titanium. The resulting reaction mass is subjected to preliminary vacuum separation for purification from metal and magnesium chloride to 0.5 and 2-3 wt. accordingly: the cooled reaction mass after crushing (the size of the fractions is not indicated) is sent to the final purification of magnesium chloride and metal by leaching in hydrochloric acid solutions.

Недостатками прототипа являются:
низкий выход порошковых фракций. Так, полученная в лабораторных опытах реакционная масса с содержанием 2,5-3% хлористого магния по своим механическим свойствам напоминала обычную титановую губку. Выход фракций крупностью менее 12 мм составил около 20%
необходимость установки специального оборудования для выщелачивания реакционной массы на предприятиях действующего производства губчатого титана и утилизации большого количества кислотных растворов.
The disadvantages of the prototype are:
low yield of powder fractions. Thus, the reaction mass obtained in laboratory experiments with a content of 2.5-3% magnesium chloride resembled an ordinary titanium sponge in its mechanical properties. The yield of fractions with a particle size of less than 12 mm was about 20%
the need to install special equipment for leaching the reaction mass at the enterprises of the existing production of titanium sponge and the disposal of a large number of acid solutions.

Задачей изобретения является повышение выхода порошковых фракций за счет получения малоспекшейся, охрупченной высоким содержанием хлористого магния реакционной массы. The objective of the invention is to increase the yield of powder fractions by obtaining low-caked, embrittled high content of magnesium chloride reaction mass.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения титановых порошков, включающим магниетермическое восстановление хлористого титана, предварительную очистку полученной реакционной массы высокотемпературной вакуумной сепарацией, измельчение ее и окончательную очистку измельченной реакционной массы от летучих примесей путем высокотемпературной вакуумной сепарацией или гидрометаллургической обработкой, новым является то, что предварительную очистку реакционной массы ведут до содержания хлорида магния 5-12% а измельчение реакционной массы осуществляют до крупности порошковых фракций 0-12 мм, причем при окончательной ее очистке вакуумной сепарацией после измельчения реакционную массу предварительно сушат и после охлаждения аппарата сепарации производят доизмельчение спекшихся порошков до требуемой крупности, а предварительную сушку реакционной массы производят в вакууме при ступенчатом повышении температуры от 20 до 250oС.The problem is solved in that in a method for producing titanium powders, including magnetothermal reduction of titanium chloride, preliminary purification of the resulting reaction mass by high-temperature vacuum separation, its grinding and final cleaning of the ground reaction mass from volatile impurities by high-temperature vacuum separation or hydrometallurgical treatment, new is that a preliminary purification of the reaction mass is carried out to a magnesium chloride content of 5-12% and grinding the mass of the mixture is carried out to a particle size of powder fractions of 0-12 mm, and during its final purification by vacuum separation after grinding, the reaction mass is pre-dried and after cooling the separation apparatus, the sintered powders are refined to the required size, and the reaction mass is pre-dried in vacuum with a stepwise increase in temperature from 20 to 250 o C.

Проведение предварительной вакуумной сепарации до содержания хлорида магния 5-12% позволяет получить реакционную массу менее спекшейся, что позволяет измельчить ее до мелких порошковых фракций (0-12 мм). При содержании хлорида магния менее 5% реакционная масса плохо измельчается не только из-за снижения в ней содержания хлорида, но и из-за увеличения длительности процесса сепарации, а значит и более сильного спекания реакционной массы. При содержании хлорида магния выше 12% в реакционной массе повышается содержание металлического магния, что затрудняет ее измельчение, а кроме того интенсивнее протекает гидролиз кристаллогидратов хлористого магния при нагреве реакционной массы. A preliminary vacuum separation to a magnesium chloride content of 5-12% allows to obtain a reaction mass less sintered, which allows it to grind to fine powder fractions (0-12 mm). When the content of magnesium chloride is less than 5%, the reaction mass is poorly crushed, not only due to a decrease in its chloride content, but also because of an increase in the duration of the separation process, and hence a stronger sintering of the reaction mass. When the content of magnesium chloride is higher than 12% in the reaction mass, the content of magnesium metal increases, which makes it difficult to grind, and in addition, the hydrolysis of crystalline hydrates of magnesium chloride proceeds more intensively when the reaction mass is heated.

При проведении процесса окончательной очистки высокотемпературной вакуумной сепарацией ступенчатый нагрев реакционной массы в пределах 20-250o при постоянном ее вакуумировании позволяют улучшить качество получаемых порошков.When carrying out the process of final purification by high-temperature vacuum separation, stepwise heating of the reaction mass in the range of 20-250 o with constant evacuation allows to improve the quality of the obtained powders.

Получаемые после окончательной очистки вакуумной сепарацией спекшиеся порошки подвергают доизмельчению до крупности по требованию потребителя. Sintered powders obtained after final purification by vacuum separation are subjected to regrinding to fineness at the request of the consumer.

Пример. Example.

В разогретую до 850oС, герметично закрытую крышкой, реторту-реактор загрузили расплавленный металлический магний, качество которого соответствовало СТП 05-01-91-82, в количестве 2250 кг и по заданному режиму осуществили подачу 5200 кг четыреххлористого титана (СТП 05-01-243-89) с таким расчетом, чтобы коэффициент использования магния составил 58% Образующийся в процессе восстановления хлористый магний сливали по принятому в технологии графику. После процесса восстановления в реторте-реакторе осталось 850 кг недоиспользованного металлического магния и около 250 кг неслитого хлористого магния, который не может быть слит полностью из-за губчатого строения реакционной массы.In a retort reactor heated to 850 ° C, hermetically sealed with a lid, molten metal magnesium was loaded, the quality of which corresponded to STP 05-01-91-82, in an amount of 2250 kg and 5200 kg of titanium tetrachloride were supplied according to the specified mode (STP 05-01 -243-89) in such a way that the magnesium utilization factor is 58%. Magnesium chloride formed during the recovery process was drained according to the schedule adopted in the technology. After the reduction process, 850 kg of underused metallic magnesium and about 250 kg of unfused magnesium chloride remained in the retort reactor, which cannot be completely drained due to the spongy structure of the reaction mass.

После окончания процесса восстановления аппарат восстановления перемонтировали в аппарат сепарации и провели предварительную вакуумную сепарацию при температуре 850-1020oС. Процесс закончили при резком падении давления в аппарате сепарации и величины потребляемой на разогрев аппарата мощности, что свидетельствует об окончании отгонки металлического магния. Длительность процесса сепарации составила 27% от длительности полного технологического цикла. После охлаждения блок реакционной массы извлекли из реторты-реактора и отобрали 6 проб с поверхности и из центра блока для определения в ней остаточного содержания металлического и хлористого магния. В среднем оно составило 0,4 и 9,2% соответственно. Реакционную массу измельчили до крупности 0-12 мм загрузили в аппарат сепарации и вакуумировали при 20 и 250oС до достижения 50-200 мкм и последующей выдержкой при каждой температуре 10 и 12 часов соответственно. Высокотемпературную выдержку осуществляли при 980-1000oС в течение 30 часов. После охлаждения спеченный продукт размололи и рассеяли на фракции требуемой крупности. Качественные и гранулометрические характеристики титанового порошка представлены в табл.1. ТТТ1After the recovery process was completed, the recovery apparatus was remounted into a separation apparatus and preliminary vacuum separation was carried out at a temperature of 850-1020 o С. The process was completed with a sharp drop in pressure in the separation apparatus and the power consumed for heating the apparatus, which indicates the end of the distillation of magnesium metal. The duration of the separation process was 27% of the duration of the full technological cycle. After cooling, a block of the reaction mass was removed from the retort reactor and 6 samples were taken from the surface and from the center of the block to determine the residual content of metal and magnesium chloride in it. On average, it amounted to 0.4 and 9.2%, respectively. The reaction mass was ground to a particle size of 0-12 mm, loaded into a separation apparatus and evacuated at 20 and 250 o C to reach 50-200 microns and subsequent exposure at each temperature for 10 and 12 hours, respectively. High temperature exposure was carried out at 980-1000 o C for 30 hours. After cooling, the sintered product was ground and dispersed into fractions of the required size. Qualitative and granulometric characteristics of titanium powder are presented in table 1. TTT1

Claims (3)

1. Способ получения титанового порошка, включающий магниетермическое восстановление хлоридов титана, предварительную очистку полученной реакционной массы высокотемпературной вакуумной сепарацией, измельчение ее и окончательную очистку измельченной реакционной массы от летучих примесей путем высокотемпературной вакуумной сепарацией, или гидрометаллургической обработкой, отличающийся тем, что предварительную очистку реакционной массы ведут до содержания хлорида магния 5-12% а измельчение реакционной массы осуществляют до крупности порошковых фракций 0-12 мм. 1. A method for producing titanium powder, including magnetothermic reduction of titanium chlorides, preliminary purification of the resulting reaction mass by high-temperature vacuum separation, grinding it and final cleaning of the ground reaction mass from volatile impurities by high-temperature vacuum separation, or hydrometallurgical treatment, characterized in that the preliminary cleaning of the reaction mass lead to a magnesium chloride content of 5-12% and the grinding of the reaction mass is carried out to a particle size powder fractions 0-12 mm. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при окончательной очистке вакуумной сепарацией после измельчения реакционную массу предварительно сушат и после охлаждения производят доизмельчение спекшихся порошков до требуемой крупности. 2. The method according to claim 1, characterized in that during the final purification by vacuum separation after grinding, the reaction mass is pre-dried and, after cooling, sintering powders are regrind to the required size. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что предварительную сушку реакционной массы производят в вакууме при ступенчатом повышении температуры от 20 до 250oС.3. The method according to PP.1 and 2, characterized in that the preliminary drying of the reaction mass is carried out in vacuum with a stepwise increase in temperature from 20 to 250 o C.
RU94037978A 1994-10-10 1994-10-10 Method for production of titanium powder RU2061585C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94037978A RU2061585C1 (en) 1994-10-10 1994-10-10 Method for production of titanium powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94037978A RU2061585C1 (en) 1994-10-10 1994-10-10 Method for production of titanium powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2061585C1 true RU2061585C1 (en) 1996-06-10
RU94037978A RU94037978A (en) 1997-02-27

Family

ID=20161516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94037978A RU2061585C1 (en) 1994-10-10 1994-10-10 Method for production of titanium powder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2061585C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2353686C1 (en) * 2007-11-09 2009-04-27 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Processing method of titanic jaw
CN101628337B (en) * 2009-08-06 2011-05-11 昆明理工大学 Method for preparing metallic titanium powder by reducing titanium dioxide with magnesium
RU2466198C1 (en) * 2011-06-14 2012-11-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Spongy titanium obtaining method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 3072347, кл. 241-3, опублик. 1963. Патент США N 2794370, кл. 414-118, опублик. 1961. Устинов B.C. и др. Порошковая металлургия титана. - М.:Металлургия, 1981, с.10-13. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2353686C1 (en) * 2007-11-09 2009-04-27 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Processing method of titanic jaw
CN101628337B (en) * 2009-08-06 2011-05-11 昆明理工大学 Method for preparing metallic titanium powder by reducing titanium dioxide with magnesium
RU2466198C1 (en) * 2011-06-14 2012-11-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Spongy titanium obtaining method

Also Published As

Publication number Publication date
RU94037978A (en) 1997-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7585486B2 (en) Production of high-purity niobium monoxide and capacitor production therefrom
US4379777A (en) Purification of metallurgical grade silicon
CN101758241B (en) Method for preparing submicron molybdenum powder
JPS5925003B2 (en) Manufacturing method of sinterable alloy powder mainly composed of titanium
AU2020103465A4 (en) Method for preparing high-purity spherical ruthenium powder by microwave one-step method
CN114890443A (en) System and process method for high-value utilization of lithium-containing waste
CN112676302A (en) Method for sorting battery pole powder from ternary lithium battery
CN111187924A (en) Device and method for continuously refining lithium from lithium-containing material
RU2061585C1 (en) Method for production of titanium powder
KR102596829B1 (en) Manufacturing method of silicon powder using waste silicon sludge
JPS60235716A (en) Manufacture of porous boron or boride products
CN118905232B (en) Method for preparing reductive iron powder by utilizing slag
CN115304094A (en) Method for continuously preparing nano zinc oxide material by using carbon dioxide
CN102190300A (en) Method for comprehensive utilization of coal gangue
US2848313A (en) Method of chemically disintegrating and pulverizing solid material
CN112403394A (en) Environment-friendly artificial diamond production process
CN112652767A (en) Preparation method of soft carbon negative electrode material of lithium ion battery
CN113955812B (en) Recovery processing method for ternary positive electrode material crushed dust collection material
CN117819503B (en) A method and device for efficiently preparing ultrafine anhydrous ferric phosphate
CN119287164B (en) A method for extracting lithium from shell material and overhaul slag and co-producing slag-removing agent for steel plant
CN117206531B (en) Crushing method of waste solid hard alloy
CN110436454A (en) The solid-state separation method of metal, graphite and diamond in diamond synthesizing column
JPH0645446B2 (en) Method for producing high-purity graphite fine powder
CN113106262B (en) Efficient recovery process for silver-based contact material
CN111252769A (en) Preparation method of solar polycrystalline silicon