автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии получения карбида титана на основе продуктов титано-магниевого производства

Для служебного пользования Экз. N {) 4

На правах рукописи

Геил шемая Михаил Борисович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА ТИТАНА НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ ТИТАНО-МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.16.08 - Металлургия цветных

и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена на кафедре металлургии легких и редких металлов Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Научный руководитель: доктор технических наук,

ведущий научный сотрудник АЛЕКСАНДРОВСКИЙ C.B.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

ВЕРБЛОВСКИЙ А.М.

. /

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ГОПИЕНКО В.Г.

Ведущее предприятие: С.-Петербургский государствен

ный технический университет.

Защита состоится апреля 1995 г. в К час. ^ ^ мин.

на заседании диссертационного совета Д 068.15.09 при Санкт-Петербургском горном институте по адресу: Санкт-Петербург, 21 линия, д.2, ауд. 1805

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского горного института.

Автореферат разослан "

." марта 1995 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., доц.

А. К. Орлов

-л

л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в народном хозяйстве находят широкое применение карбиды титана, что связано с высокой эффективностью использования их в различных отраслях техники. Перспективно производство карбидов титана для металлообрабатывающей промышленности, для создания композиции, работающих при высоких температурах и в качестве заменителей сплавов на основе дефицитного карбида вольфрама; освоено изготовление алмазно-абразивных паст с использованием карбида в качестве наполнителя. Карбид из ированный титан также может применяться для приготовления специальных сталей и титановых сплавов. При этом сокращается расход дорогостоящих и дефицитных материалов. Существующие методы характеризуются рядом недостатков (низкая производительность аппаратуры, необходимость сложных подготовительных операций).

Учитывая вышесказанное, а также необходимость решения вопроса расширения выпуска продукции для народного хозяйства на предприятиях металлургической промышленности в условиях конверсии, работа представляется актуальной.

Цель работы - создание новых высокопроизводительных методов получения карбида титана на базе титано-магниевого производства. Изучение физико-химических характеристик полученного карбида титана. Опытно-промышленная проверка разработанной технологии и опробование полученных продуктов у потребителей.

Методика исследовании. При проведении экспериментов применялись химический, спектральный, рентгеноструктурный

о

методы, использовался электронно-зондовыи микроанализатор. Распределение примесей в карбидах изучалось с помощью стабильных изотопов. Для исследования механизма и технологии процессов карбидизяцют разработаны оригинальные лабораторные установки. Расчеты полученных закономерностей проводились с помощью графических и аналитических методов.

Научная новизна. Определены кинетические характеристики магниетермического процесса восстановления смеси тетрахло-

ридов титана и углерода, а также карбидизации металлического титана в расплаве низших хлоридов титана. Предложен механизм процесса образования карбидов титана при совместном восстановлении смеси тетрахлоридов. Показано, что при магниетер-мическом восстановлении одновременно образуются элементарные частицы титана и углерода, обладающие активной, лишенной примесеи поверхностью, вследствие чего энергично протекает прямой синтез карбида титана. Установлено, что карбидиза-ция металлического титана сажистым углеродом в расплаве хлоридов титана осуществляется при помощи транспортных реакции.

Определены основные закономерности кристаллизации титановых порошков при восстановлении хлоридов титана различными модификациями твердого магния. Изучена тонкая структура образующегося карбида титана и определено распределение примесеи в его зернах. При помощи "меченых" атомов исследован механизм очистки от кислорода исходных компонентов, а также поведение примесеи при получении порошков титана и карбидов.

Практическая ценность. Разработаны'технологические схемы получения карбида титана, которые базируются на использовании аппаратуры промышленного производства губчатого титана и применении промпродуктов. Определены основные технологические параметры процессов магниетермического восстановления тетрахлоридов титана и углерода, карбидизации отсевов губчатого титана в расплаве хлоридов, получения карбидизиро-ванных и титановых порошков и использования их для синтеза карбида титана.

В опытно-промышленных условиях получены партии карбида титана, которые опробованы у потребителей.

Ожидаемый экономический эффект при получении магние-термическйх-порошков, используемых в производстве карбида титана, составляет 1105 тыс.руб. (в ценах 1988 г.).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты экспериментальных исследовании процессов образования карбида титана при магниетермическом восстановлении смеси хлоридов титана и углерода; термодинамические

расчеты и кинетические характеристики процессов восстановления хлоридов и их смесей; особенности формирования карбида титана и протекания вторичных процессов, связанных с разложением тетрахлорида углерода; оптимизация технологических параметров.

2. Установление закономерностей карбидизации металлического титана в расплаве хлоридов; определение фазового состава и тонкой структуры карбидизированного титана; выявление решающей ролл протекания транспортных реакций с участием субхлоридов титана и использование их в замкнутом цикле; определение условии карбидизации металлического титана с точки зрения достижения максимального выхода порошковых фракции.

3. Разработанные элементы технологии получения магние-термических порошков титана и синтеза на их. основе карбида титана; выявление с помощью стабильных изотопов основных закономерностей очистки промпродуктов - магния и отработанного электролита, и кристаллизации титановых порошков с заданными физико-химическими характеристиками; определение режимов подготовки исходной шихты на основе магниетермичес-ких и карбидизированных порошков титана и синтеза карбида титана.

4. Испытание аппаратурно-технологической схемы производства опытно-промышленных партий карбида титана с использованием в замкнутом цикле продуктов титана-магниевого производства.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на конференции "Получение новых модификаторов, легирующих, тугоплавких, абразивных и других специальных материалов и их применение в промышленности", Челябинск, 1983г.; на 1 Всесоюзном симпозиуме "Макроскопическая кинетика и химическая газодинамика", Алма-Ата, 1984 г. и на международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд", Санкт-Петербург, 1994 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 129 страница машинописного текста, содержит 22 рисунка и 84 таблицы. Она состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (62 наименования).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

На основании литературных данных приведены физико-химические характеристики карбида титана, рассмотрены и проанализированы основные существующие технологии получения карбидов, отмечены их недостатки. Обоснована необходимость создания новых высокопроизводительных способов получения карбидов титана на базе титано-магниевого производства.

Разработка новых высокопроизводительных способов производства карбида титана проводилась в следующих направлениях:

- Магниетермическое восстановление смеси хлоридов титана и углерода.

- Карбидизация отсевов губчатого титана.

- Получение магниетер мических и карбидизированных порошков титана с последующим синтезом- карбидов.

При осуществлении данных способов получения карбидов могут применяться высокопроизводительные аппараты промышленного типа, а в качестве реагентов ипользоваться продукты титано-магниевого производства.

На рис. 1 представлена технологическая схема получения карбида титана путем совместного восстановления смеси тетрах-лоридов титана и углерода. При этом протекают следующие реакции:

TiCl4 + 2Mg -» Ti + 2Mg Cl2 AG* = -160.82 кДж CC14 + 2Mg С + 2Mg Cl2 AG; - -496.49 кДж

Ti +C TiC AG£ =-178.77 кДж

В результате взаимодействия исходных реагентов с магнием на границе расплавов хлористого и металлического магния или в объеме расплавленного магния образуется продукт, представлен-

Технологическая схема процесса получения карбида титана

карбид титана

Рис.1

ный одной кристаллической фааой - ТхС, кубической структуры. Величина периода решетки "а" изменялась в пределах 0,48150,4828 нм. Содержание связанного углерода составляло 17-19%, свободного углерода - 0,1-0,5%. Проведение восстановления при подаче исходных реагентов со скоростью 0,2-0,4 г/см^-мин при

температуре около 1000°С способствует интенсивному протеканию процесса карбид из ации. При избытке четыреххлорнстого углерода в исходной смеси против стехиометрии до 5% происходит повышение содержания связанного углерода от 17,1 до 18,6% (табл.1).

Таблица 1

Основные параметры и результаты опытов по совместному восстановлению смеси тетрахлоридов титана и углерода

N Состав исходной смеси ТНП4+ СС14 Скорость подачи смеси, г/см2*мин Температура процесса, 0 С Содержание углерода, %

^общ Ссв0б р ^связ

1 Стехиом ет-рическая 0,85 980 18,0 0,80 17,1

2 5% изб. СС14 0,14 980 17,7 0,10 17,5

8 0,28 980 18,8 0,28 18,6

4 0,83 1080 19,1 0,40 18,7

5 10% изб. СС14 0,28 980 20,2 1,40 18,8

Дальнейшее увеличение избытка не оказывает заметного влияния на этот показатель качества получаемого материала, при этом содержание свободного углерода возрастает от 0,8 до 1,4%.

Максимальная степень использования магния, которой удалось достигнуть в лабораторных условиях, составляла 50%. Уменьшение степени использования магния в случае получения карбида, по сравнению с получением губчатого титана в этом же аппарате - 65%, вероятно связано с тем, что на конечной стадии процесса часть магния смачивает полученный карбид титана и углерод, образовавшийся из разложившегося тетркхлорида угле-8

рода (СС14 С + 2 С12). Затем эта масса перемещается на дно реактора, обедняя восстановителем зону реакции.

При подаче пульпы, состоящей из тетрахлорида титана и сажистого углерода, содержание связанного углерода и железа в конечном продукте было значительно ниже (15-17 и 0,2-0,3% соответственно ), чем при восстановлении смеси И С14 и С С14 (1819 и 1,8-2,0% соответственно). Это обстоятельство вполне закономерно - в последнем случае имеет место разложение тетрахлорида углерода и взаимодействие хлора с материалом реактора. Осуществление процесса восстановления в реакционном стакане из графита приводит к уменьшению железа до 0,14%.

Более низкое количество связанного углерода объясняется меньшей активностью сажистого углерода, чем образующегося при восстановлении СС14.

Седиментационный анализ тонких фракции карбида титана, выполненный на лазерном гранулометре, свидетельствует, что порошки фракции меньше 50 ихм имеют средний размер 16-24 мкм. Исследование микроструктуры карбида титана выполненное при помощи сканирующего электронного микроскопа, показало, что карбид титана образуется в виде' плотной массы. Снимки, полученные во вторичных и' отраженных электронах, свидетельствуют, что в основном образуются гомогенные плотные зерна карбида титана, однако одновременно наблюдаются отдельные неоднородные образования: центральная зона их пористая, а по периферии структура более плотная. При этом периферииная зона характеризуется повышенной концентрацией титана, а центральная - железа.

Исследование кинетики процесса взаимодействия смеси тет-рахлоридов титана и углерода и индивидуальных компонентов с жидким магнием показало, что с увеличением скорости подачи исходных реагентов температура в зоне реакции возрастает, причем в случае восстановления тетрахлорида титана рост температуры менее значителен. При восстановлении Т1С14 зависимость логарифма скорости подачи его от обратной температуры аппроксимируется прямой линией, а при восстановлении СС14 и смеси хлоридов - ломаными линиями.

Из данных табл.2 следует, что при восстановлении чистого СС14 а также смеси хлоридов титана и углерода в интервале температур от 880 до 1000°С процесс восстановления потекает в диффузионном режиме. В случае взаимодействия хлоридов с магнием при температурах выше 1000°С в системе реализуется кинетический режим, что связано с практически полным разложением тетрахлорида углерода и образованием дисперсного углерода вне зоны реакции.

Таблица 2

Значения энергии активации в зависимости от состава взаимодействующих с магнием хлоридов

Энергия активации (Е, кДж/моль) Состав исходной смеси

TÍCI4+CCI4 стехиометрия TÍCI4+CCI4+ 10% изб. СС14 CCI4 T1CI4

El 48 22 55 175

Е2 200 288 801

El - при температурах до 980, 1015, 1025°С, а для Ей выше этих температур, для CCÍ4, смеси стехиометрического состава и с 10% избытком СС14 соответственно.

На основании экспериментальных данных предложено описание механизма образования карбида титана. При магниетерми-ческом восстановлении хлоридов титана и углерода образуются исходные элементы (титан и углерод) с активной поверхностью, свободной от примесей, что обеспечивает синтез продукта близкого по составу к стехиометрическому TiC. Наличие жидкой фазы уменьшает поверхностную энергию реагирующих частиц и активизирует вторичные процессы карбидизации. Разложение тетрахлорида углерода обуславливает присутствие свободного хлора и загрязнение центральной зоны первичных центров кристаллизации железом. Кроме того, образование в результате протекания этого процесса дисперсного углерода вне зоны реакции приводит к получению отдельных зерен TiC не стехиометрического состава. 10

Для получения гомогенного карбида титана стехиометри-ческого состава следует поддерживать следующие технологические параметры: скорость подачи исходных реагентов 0,2г/см2-мин, коэффициент использования магния 85-45%, при введении смеси хлоридов в реакционную зону необходимо исключить процесс разложения тетрахлорида углерода.

Рассмотрены теоретические и технологические аспекты получения карбидизированных порошков титана. (1-7% углерода) и карбида титана (до 18,4% связанного углерода). Исходными компонентами служили промпродукты титано-магниевого производства - отсевы губчатого титана, отработанный, электролит магниевого производства, хлориды титана, & также сажистый углерод. Шихту, состоящую из отсевов губчатого титана и сажи, загружали в реактор на поверхность перемешиваемого расплава. По окончании процесса и охлаждения солевую часть продуктов реакции, содержащую низшие хлориды, использовали повторно для карбидизации, а реакционную массу подвергали гидрометаллургической обработке, дроблению и рассеву.

Карбид титана, полученный при использовании шихты, состоящей на 20% из сажистого углерода и на 80% из металлического титана, содержал связанного углерода от 10 до 18,4%. Полученный карбид титана представлен одной хорошо раскрис-

таллизованной фазой с периодом решетки "а" 0,411-0,418 нм. На

содержание связанного углерода существенное влияние оказывает крупность исходных титановых порошков и их качество. Использование порошков с активной поверхностью, полученных из крицы, которые содержали минимальное количество примесей и имели достаточно высокую удельную поверхность (фракция -0,68+0,8 мм), способствовало образованию карбида титана с повышенным содержанием связанного углерода. Наиболее высокую степень карбидизации удалось достигнуть при использовании предварительно отожженных в атмосфере аргона порошков и ступенчатого нагрева шихты при 850°С и 950°С.

Карбидизированные титановые порошки ( до 7% углерода) представлены двумя фазами: титаном (гексагональным) с параметрами решетки "а" — 0,2950 нм и "с" = 0,4686 нм и карбидом

титана (кубическим) с параметром кристаллической решетки, меняющимся от 0,4292 до 0,4801 км. Доля карбидной фазы колебалась от 20 до 50% и при содержании в расплаве 5,5% титана растворенного и продолжительности выдержки 120 мин достигла максимума. Выход порошковых фракций составлял 70-90%. Оптимальными, с точки зрения выхода порошковых фракций и расхода исходных реагентов, представляются следующие параметры: содержание сажистого углерода в исходной шихте 2-8%, содержание растворенного титана в расплаве 2-8%, соотношение шихта : расплав 1:8 + 1:16, температура процесса 820°С, продолжительность карбид из еции около 60 мин (рис.2).

Влияние технологических факторов на гранулометрические характеристики титановых порошков Ч

0.2

0.4

0.4

т] - выход фракции (%), к - крупность фракции (мм),

а) Соотношение шихта:расплав: 1 - 1:4, 2 - 1:8, 8 -1:16.

б) Температура процесса (°С): 1 - 700, 2 - 750, 8 - 820.

в) Продолжительность процесса (мин): 1 - 80, 2 - 60, 8 - 120.

г) Интенсивность перемешивания расплава (об/мин): 1 -150, 2 - 800, 8 - 400.

Рис.2

Механизм образования карбида титана и карбидиаирован-ных порошков определяется протеканием следующих реакций:

Ti + 2TiCla 8TiCl2 AGÍ = -101.46 кДж

8TiCl2 + С TiC + 2TiCla AG* = - 72.81 кДж

Ti + С -VTiC

AG* =,-178.77 кДж

Металлический титан взаимодействует с треххлористым титаном с образованием двухлористого титана. Изменение изобар-но-изотермического потенциала для этой реакции достаточно большое (ДС'= -101,46 кДкс). На последующем этапе дихлорид реагирует с сажистым углеродом, в результате чего образуется мелкокристаллический карбидизированный титан или карбид титана, в расплаве вновь появляется хлорид трехвалентного титана (ДО* = -72,8 кДж). Скорость этих процессов должна быть высокой, т.к. твердофазные исходные реагенты (титан и сажистый углерод) вступают в контакт с жидкой фазой (расплав низших хлоридов титана). Следовательно с участием субхлоридов титана протекают транспортные реакции, а расплав многократно используется в технологическом процессе. При этом суммарным процессом является взаимодействие металлического титана с сажистым углеродом и последующее образование дисперсного карбида титана или карбидизированных порошков.

Исследование кинетических характеристик процесса карби-дпзации титана в хлоридном расплаве показало, что процесс протекает в области близкой к диффузионной (Е = 55-62 кДж/моль).

Таким образом, для интенсификации процесса карбидиза-ции в зоне реакции должны быть созданы условия, обеспечивающие присутствие максимального количества ионов двухвалентного титана.

Изучен и разработан процесс получения карбида титана с использованием магниетермических титановых порошков, включающий следующие технологические переделы: восстановление хлоридов титана твердым магнием в расплавленном электролите, переработка реакционной массы на порошки титана и получение на их основе титана методом С ВС (самораспространяющегося высокотемпературного синтеза). В состав шихты одновременно с сажистым углеродом вводятся карбидизированные титановые порошки.

Изучены вопросы очистки электролита и металлического магния с использованием стабильных изотопов кислорода-18, азота-15 и дейтерия. Фильтрация расплавленного электролита

через сетку саржевого плетения позволяет уменьшить содержание кислорода-18 в конечном продукте в два раза. При фильтрации расплава через слои губчатого титана степень очистки составляет 78%. Очистка исходного электролита при перемешивании с металлическим титаном позволяет достигнуть высокой степени снижения примесей - 97%.

При использовании стальной сетки и насыпного слоя из губчатого титана для рафинирования металлического магния содержание стабильных изотопов азота-15 и кислорода-18 снижается в несколько раз. Использование в качестве фильтра слоя криолита уменьшает содержание "меченых" атомов (1вО, и О) практически до природной пропорции.

Изучение основных закономерностей кристаллизации металлического титана в агитируемом расплаве показало, что в ходе восстановления хлоридов титана твердым магнием изменяется морфология образующихся зерен, удельная поверхность и гранулометрические характеристики порошков титана. При подаче первых порций исходных реагентов образуются отдельные агрегаты, в основе которых находятся мелкие зерна (8-10 мкм). Удельная поверхность полученных порошков высока (1,7 м2/г), а содержание фракции менее 0,2 мм более 80%. На начальной стадии процесса восстановления рост первичных центров кристаллизации тормозится наличием в зоне реакция примесей (оксидов, соединении железа, кремния и др.). При этом образующийся титан играет роль геттера и происходит очистка расплава. При дальнейшей подаче исходных реагентов рост кристаллов не лимитируется наличием примесеи и в конечном итоге на заключительной стадии происходит образование более крупных зерен с относительно низкой удельной поверхностью.

Кристаллооптический анализ продуктов восстановления свидетельствует, что они имеют структуру, близкую к исходной форме твердого восстановителя. Исследования, проведенные с применением стабильного изотопа кислорода-18 показали, что чистота образующегося металла обратно пропорциональна его крупности: чем меньше размер частиц титана, тем больше его удельная поверхность в выше содержание кислорода.

Выполненные лабораторные исследования позволили перейти к разработке о дытдо-промыттт ленной технологии. В опытном цехе титано-магниевого комбината была смонтирована опытно-промышленная установка. В качестве исходных материалов применяли тетрахлорид титана, отсевы магниевых порошков, отработанный электролит производства магния, отсевы губчатого титана и сажистый углерод. Получены опытные партии магние-термических и карбидизированных порошков тптана. Использование в качестве исходного материала отсевов магниевых порошков с минимальным содержанием кислорода, тщательная очистка электролиза и соблюдение технологического режима на всех переделах является непременным условием получения качественных порошков тптана. Установлено, что выход товарных фракций порошков можно регулировать изменением параметров металлотермкческого и гидромгталлургического переделов.

Выполненная технико-экономическая оценка производства магниетермических порошков титана свидетельствует о том, что ожидаемый экономический эффект составляет 1,1 млн.руб. (в ценах 1988 г.).

Опытные партии магниетермических и карбиднзированных порошков титана были использованы для синтеза карбида титана методом СВС в Институте химической физики АН (Черноголовка). Предварительно выполненные исследования по подбору оптимального состава и режима подготовки исходной шихты позволили на опытно-промышленной установке получить партии карбида титана, которые соответствовали техническим условиям: содержание углерода связанного составляло 18.919.2% (табл.3).

На основании этого продукта плучены карбид-титановые пасты, приготовленные на жировой основе по стандартной технологии. Пасты прошли успешное опробование на машиностроительных предприятиях (в частности, на заводе "Гидроавтоматика" и в объединении "Невский завод").

Таблица S

Состав карбида титана, полученного методом СВС

Характеристика исходных Содержание (%) элемен-

продуктов тов в продуктах синтеза

Ti, % С, % крупность, мкм ^общ. ^своб. ^связ.

Лабораторные опыты

80,2 19,8 -200 19,25 0,55 18,70

100-500 19,85 0,70 18,65

Укрупненные опыты

80,2 19,8 -200 19,8 0,9 18,9

100-500 19,65 0,45 19,2

ВЫВОДЫ

1. Разработаны теоретические и прикладные основы метал-лотермических способов получения карбидов титана на базе ти-тано-магниевого производства с использованием промпродуктов.

2. В лабораторных условиях изучены основные параметры восстановления смеси хлоридов титана и углерода магнием. Показано, что полученный продукт при магниетермическом восстановлении представлен одной кристаллической фазой TiC кубической структуры. Содержание связанного углерода составляет 17-10%, свободного углерода - 0,1-0,5%. Исследование тонкой структуры свидетельствует, что в процессе восстановления получается гомогенный карбид титана, однако вследствие протекания вторичных процессов в центре отдельных зерен карбида титана образуется пористая структура, обогащенная примесями (железом), периферийная зона представлена плотным слоем карбида титана.

Изучена кинетика процессов магниетермического восстановления стехиометричеакой смеси тетрахлоридов титана и углерода, смеси с 10% избытком CCI4, а также индивидуальных компонентов. При восстановлении смеси и СС14 в температурном интервале > выше 1000°С восстановительные процессы для всех компонентов идут в кинетическом режиме, что обусловлено 16

интенсивным протеканием процесса разложения тетрахлорида углерода и образованием свободного углерода. Предложен механизм процесса образования карбида титана. При восстановлении хлоридов титана и углерода магнием получаются элементы (титан и углерод) активной поверхностью, свободной от примесей, что обеспечивает синтез карбида титана, близкого по составу к стехиометрическому. Отработаны технологичекие параметры процесса, обеспечивающие получение гомогенного карбида титана стехиометричесного состава.

8. Определены основные закономерности карбидизации металлического титана в расплавах низших хлоридов титана. Показана возможность получения карбида титана (до 18,4% связанного углерода) и карбидизированных титановых порошков (содержащих 1-7% углерода).

Исследование кинетических характеристик процесса взаимодействия металлического титана с сажистым углеродом в расплаве низших хлоридов титана показало, что процесс протекает в области, близкой к диффузионной (Е — 55-62 кДж/моль). При карбидизации металлического титана в расплаве низших хлоридов в конденсированной фазе последовательно протекают процессы образования дихлорида титана и взаимодействия его с сажистым углеродом с получением карбида титана.

Установлены оптимальные условия карбидизации металлического титана в хлоридных расплавах.

4. Проведены исследования по получению магниетермичес-ких титановых порошков и синтезу на их основе карбида титана. При помощи стабильных изотопов кислорода, азота, водорода исследованы процессы очистки отработанного электролита и исходного металлического магния, рассмотрены источники загрязнения металлического титана кислородом.

Определены основные закономерности кристаллизации титановых порошков при использовании в качестве восстановителя различных модификаций твердого магния. Установлена определяющая роль стехиометрического соотношения исходных реагентов и температуры процесса восстановления на гранулометрические характеристики образующихся порошков и их качество.

В опытно-промышленных условиях отработаны элементы аппаратуры и технологии для производства магниетермических и карбидизированных порошков. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии составляет 1105 тыс.руб. (в ценах 1988 г.).

На основе полученных партии магниегермических и карбидизированных порошков титана отработаны режимы подготовки исходной шихты, соотношения компонентов и синтеза карбидов титана. На опытно-промышленных реакторах получены партии карбидов титана, содержащих 18,9-19,2% связанного углерода. Испытания полученных материалов, проведенные в специализированных организациях, показали принципиальную возможность использования их в полировочных пастах.

5. Выполненный комплекс исследований позволив на опытно-промышленных установках с использованием аппаратуры промышленного типа, реагентов и промпродуктов титано-магниевого производства разработать технологию получения карбида титана различного назначения. Осуществление процесса карбидизации отсевов губчатого титана в расплаве хлоридов позволяет получать карбиды титана, которые'могут использоваться в изделиях, не требующих жестких ограничений по примесям. Применение магниетермических титановых порошков позволяет синтезировать карбид титана наиболее близкий до составу к сте-хиометрическому. Для крупномасштабного производства карбида титана с высоким содержанием связанного углерода наиболее приемлемым является магниетермическое восстановление смеси хлоридов титана и углерода.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Магниетермические титановые порошки и абразивные пасты на их основе. Тез. докл. Всесоюзная конференция "Получение новых модификаторов, легирующих, тугоплавких, абразивных и других специальных материалов и их применение в промышленности". Челябинск, 1988, с.81 (соавторы А.А.Захаревич, А.С.Кузьменко, Р.А.Сандлер).

2. Получение магниетермических порошков и их применение для производства карбида титана методом СВС. Тез. докл. I Всесоюзный симпозиум "Макроскопическая кинетика и химическая газодинамика". Алма-Ата, 1984, т. 2, ч.2, с. 67 (соавторы Р.А.Сандлер, А.Г.Мержаяов, А.С.Кузьменко и др.).

8. Кинетика процесса получения карбида титана при магни-етермическом восстановлении хлоридов. Тез. докл. Международный симпозиум "Проблемы комплексного использования руд". С.-Петербург, 1994, с.278. (соавторы А.А.Захаревич, В.Е.Бажеев, С.В.Александровский).

4. Изучение основных закономерностей карбидизации отсевов губчатого титана в хлоридных расплавах. 5КПХ, т. XVII, 1994, N 7, с. 1088-1092. (соавтор С.В.Александровский).

5. Способ получения титанового порошка. A.C..N 1104758. (соавторы А.А.Захаревич, АЛО.Фирсов, Е.Н.Пинаев и др.).

6. Способ получения титана магниетермическим восстановлением. A.c. N 1178767 (соавторы Р.А.Сандлер, А.А.Захаревич, А.Ю.Фирсоэ и др.). ДСП.

7. Шихта для получения карбида титана в режиме СВС.

A.c. N 1175110 (соавторы А.Г.Мержаяов, М.П.Боровинская,

B.М.Маслов и др.). ДСП.

8. Способ получения титана. A.c. N 1880284. (соавторы А.А.Захаревич, А.Ю.Фирсов, В.Е.Бажеев и др.). ДСП.

9. Устройство для вывода частиц титана из солевого расплава. A.c. N 1469887. (соавторы А.А.Захаревич, И.Н.Белоглазов, С.А.Клюшин). ДСП.

10. Устройство для вывода твердой фазы частиц титана из солевого расплава. A.c. N 1616166. (соавторы И.Н.Белоглазов, А.А.Захаревич, М.Ю.Красотин). ДСП.