DE1130604B - Verfahren zur Herstellung von Titan - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Titan.

Es ist bekannt, daß Titan durch Reduktion von Titantetrachlorid mit geeigneten Metallen hergestellt werden kann. In der Praxis haben sich sowohl Magnesium als auch Natrium als wirksame Reduktionsmetalle erwiesen, und auf die Verwendung dieser Metalle gründen sich verschiedene praktisch durchgeführte Verfahren. Diese Verfahren werden im allgemeinen in der Weise durchgeführt, daß ein Reaktionsprodukt erhalten wird, das aus dem Chlorid des Reduktionsmetalls in geschmolzenem Zustand besteht, in dem das gewünschte metallischeTitan verteilt ist. Um aus der Reaktionsmasse das Metall zu gewinnen, wird diese gewöhnlich abgekühlt, bis das Salz fest geworden ist, worauf dann die ganze Masse gebrochen wird und Feststoffe durch Laugen mit wäßrigen Medien, vorzugsweise mit einer verdünnten Säure, herausgelöst werden. Während dieser Laugebehandlung ist es möglich, daß das metallische Titan geringe Mengen schädlicher Elemente aufnimmt, insbesondere Wasserstoff und Sauerstoff, deren Gegenwart die Qualität des sich ergebenden Titans in beträchtlichem Maße schädlich beeinflußt.

In den britischen Patentschriften 726 367 und 738 149 ist schon vorgeschlagen worden, zur Herstellung von Titan von gewünschter Qualität die Laugebehandlung mit einem wäßrigen Medium durchzuführen, welches ein oxydierendes Mittel enthält. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß bei der Verwendung von verdünnter Salzsäure, die eine geringe Menge Salpetersäure als Oxydationsmittel enthält, sich metallisches Titan von sehr hoher Qualität herstellen läßt. Es wurde nun die überraschende Beobachtung gemacht, daß es, vorausgesetzt, daß gewisse andere Bedingungen eingehalten werden, möglich ist, ohne die Anwendung eines Oxydationsmittels bei der Laugebehandlung ein Titan zu erhalten, das mindestens gleich, wenn nicht besser ist als das Titan, welches durch eine oxydierende Laugebehandlung erhalten werden kann. Die Bedingungen, die für diesen Zweck eingehalten werden müssen, sind die Abwesenheit von freiem Reduktionsmetall in der Reaktionsmasse, wenn die Laugebehandlung durchgeführt wird, und eine beschränkte Berührungszeit der Laugenflüssigkeit mit der Reaktionsmasse während der ersten Stufen der Laugebehandlung, wobei die Masse ständig gerührt werden muß.

Für die Zwecke der Erfindung hat es sich herausgestellt, daß die begrenzte Berührungszeit der Laugenflüssigkeit mit der Reaktionsmasse 15 Minuten betragen sollte, jedoch hat es sich als zweckmäßig erwie-Verf ahren zur Herstellung von Titan

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited,
London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde, Drakestr. 51, und Dipl.-Ing. H. Bohr, München 5, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. März 1956 (Nr. 7814)

James John Gray, Widnes, Lancashire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

sen, eine Berührungszeit von 3 bis 5 Minuten anzuwenden.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, die Reduktion von Titantetrachlorid mit einer etwas geringeren Menge als der stöchiomeirischen Menge an Natrium durchzuführen, wobei nach dem Abkühlen eine feste Reaktionsmasse erhalten wird, welche aus Natriumchlorid, Titan und einer geringen Menge an Chloriden des Titans besteht, wobei die mittlere Wertigkeit des Titans weniger als 4 beträgt. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also darin, daß bei der Grundumsetzung ein Überschuß an Titantetrachlorid angewandt wird. Das so erhaltene feste Produkt wird durch übliche Verfahren zu einer Teilchengröße zerkleinert, welche für die Laugebehandlung geeignet ist, und es hat sich herausgestellt, daß es wesentlich ist, daß die Teilchen eine Größe unter 9,5 mm besitzen. Das gemahlene Produkt wird dann der Einwirkung der verdünnten Säure, vorzugsweise Salzsäure einer Konzentration von 0,5 bis 2 %, unterworfen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sowohl die- Laugebehandlung als auch das nachfolgende Abziehen der verdünnten Säure innerhalb eines Zeitraumes von 15 Minuten durchgeführt wird.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Titan durch Umsetzen von Titantetrachlorid mit Natrium und Abscheiden des sich darin gebildeten Titans be-

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sitzt das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren den Vorteil, daß hierdurch ein hochqualitatives Titan erhalten wird, indem diese Reaktion in Gegenwart eines Überschusses an Titantetrachlorid durchgeführt wird, worauf das Produkt auf eine Teilchen^ größe von weniger als 9,5 mm zerkleinert wird, dann mit verdünnter wäßriger Säure gelaugt, die angesäuerte Lösung entfernt und das verbleibende Titan nach dem Waschen mit Wasser isoliert wird, und wobei die Laugebehandlung und die nachfolgende Entfernung der sauren Lösung innerhalb eines Zeitraumes von 15 Minuten durchgeführt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine zweite Laugebehandlung angewandt, die vorzugsweise unter Verwendung der gleichen *5 Säure und mit der gleichen. Konzentration, wie sie in der ersten Laugebehandlung angewandt wird, durchgeführt wird. Es wird vorgezogen, diese zweite Laugebehandlung innerhalb eines Zeitraumes von 5 Minuten durchzuführen, und durch diese Arbeitsweise wird erreicht, daß von dem Titan sämtliche löslichen Salze entfernt werden.

Schließlich wird die schwache Säure entfernt und durch Wasser ersetzt, wodurch sämtliche Säurespuren, die den Metallgranalien anhaften, entfernt werden.

In dem folgenden Beispiel, welches die Erfindung näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein, wurde das Reaktionsprodukt, das der Laugebehandlung unterworfen werden soll, dadurch erhalten, daß Titantetrachlorid mit Natrium umgesetzt wurde, wobei ein Überschuß von 2 % Titantetrachlorid in Form von Titansubchloriden vorliegt. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Reaktionsprodukt auf Raumtemperatur abgekühlt, aus dem Reaktionsgefäß entfernt und grob gebrochen, so daß es durch ein Sieb einer Maschenweite von 12,7 mm hindurchgeht. Das so behandelte Produkt, welches dann 20 Gewichtsprozent metallisches Titan enthielt, wurde schließlich gemahlen, so daß es durch ein Sieb einer Maschenweite von 1,7 mm hindurchging.

Das nachstehende Beispiel veranschaulicht, wie die Erfindung durchgeführt werden kann:

5 Gewichtsteile des in der angegebenen Weise gemahlenen Reaktionsproduktes mit einem Titangehalt von 20 % wurden durch Verrühren mit 20 Gewichtsteilen einer l%igen wäßrigen Salzsäurelösung durch 5 Minuten langes Rühren ausgelaugt. Die größte Menge an der angesäuerten Laugefiüssigkeit wurde dann abdekantiert und das Titanpulver gewaschen, indem es mit weiteren 20 Gewichtsteilen einer l°/oigen Salzsäurelösung 5 Minuten lang gerührt wurde. Schließlich wurde das Titan mit Wasser gewaschen, bis das Filtrat im wesentlichen frei von Chlorionen war. Das gewaschene Titanpulver wurde dann bei 60° C getrocknet; es hatte einen Wasserstoffgehalt von 0,003 % und nach dem Umschmelzen im Lichtbogen eine Vickers-Härte von 140.

Wenn andererseits 5 Gewichtsteile des genannten gemahlenen Reaktionsproduktes durch 15 Minuten langes Rühren mit 30 Gewichtsteilen einer lVoigen wäßrigenSalzsäurelösung ausgelaugt wurden, die größte Menge der angesäuerten Laugelösung dann durch Abdekantieren entfernt und das Titanpulver durch Verrühren mit weiteren 30 Gewichtsteilen einer O,5°/oigen Salzsäurelösung 15 Minuten lang gewaschen sowie das Titan dann in der oben beschriebenen Weise gewonnen wurde, so wies das Titan einen Wasserstoffgehalt von 0,02% und nach dem Umschmelzen im Lichtbogen eine Vickers-Härte von 148 auf.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von reinem, nicht mehr als 0,005 % Wasserstoff enthaltendem Titan durch Umsetzen von überschüssigem Titantetrachlorid mit Natrium und durch Abtrennen des Titans aus dem Titansubchloride enthaltenden zerkleinerten Reaktionsprodukt durch Auslaugen mit verdünnter Säure, dadurch gekennzeichnet, daß das auf eine Teilchengröße von weniger als 9,5 mm zerkleinerte Reaktionsprodukt unmittelbar mit verdünnter, nichtoxydierender wäßriger Säure ausgelaugt wird, wobei die Laugebehandlung und das sich anschließende Entfernen der sauren Lösung innerhalb von 15 Minuten durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laugebehandlung und das sich anschließende Entfernen der sauren Lösung innerhalb von 3 bis 5 Minuten durchgeführt werden.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Laugebehandlung und die Entfernung der sauren Lösung eine zweite Laugebehandlung mit verdünnter wäßriger Säure und die erneute Entfernung der angesäuerten Lösung anschließen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Laugebehandlung und die sich anschließende Entfernung der Säure innerhalb von weniger als 5 Minuten durchgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Laugebehandlung eine wäßrige Säurelösung mit einer Konzentration von 0,5 bis 2% verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als wäßrige Säurelösung verdünnte Salzsäure verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 658 995.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1031974.

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