TiCl4
На производство металлического титана приходится лишь 5 процентов годового потребления титановых минералов; остальное идет на производство титановых пигментов. Для производства пигментов используется либо сульфатный процесс, либо более экологически приемлемый процесс карбохлорирования (описан ниже), который превращает TiO2 в TiCl4. Последний процесс также обеспечивает получение TiCl4, необходимого для производства металлического титана.
Экологические и экономические ограничения диктуют, что рудное сырье, преобразованное в процессе карбохлорирования, которое используется в настоящее время, должно содержать более 90 процентов TiO2. Этому требованию отвечает только природный рутил, но ильменит можно обогатить с помощью комбинации пирометаллургических и гидрометаллургических методов, чтобы получить синтетический рутил с содержанием TiO2 от 90 до 93 процентов. Кроме того, титаноносные магнетитовые руды могут быть переплавлены для получения чугуна и богатых титаном шлаков. Рутил, лейкоксен, синтетический рутил и шлак могут быть смешаны для получения сырья с содержанием TiO2 более 90 процентов для процесса хлорирования.
На первом этапе этого процесса оксидные руды реагируют с хлором в псевдоожиженном слое нефтяного кокса. Кислород соединяется с углеродом (C) в коксе, образуя монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO2), а титан и хлор реагируют с образованием газообразного TiCl4, как показано в следующей реакции:
(X и Y представляют собой переменные величины, соотношение которых зависит от температуры реакции, которая колеблется между 850 и 1 000 °C [1 550 и 1 800 °F]). Сырой TiCl4 очищают от мелких частиц унесенного кокса и титановой руды, затем его сжижают и пропускают через дистилляционную колонну для удаления летучих примесей с высокой и низкой температурой кипения. Оксихлорид ванадия, примесь с температурой кипения, близкой к температуре кипения TiCl4, удаляется из потока продукта путем реакции с минеральным маслом. Затем TiCl4 перегоняют для удаления других примесей в колонне рефлюксной дистилляции. Этот процесс позволяет получить TiCl4 чистотой более 99,9 %. Поскольку любые примеси в TiCl4 впоследствии будут восстановлены вместе с металлическим титаном, для получения высококачественного металла необходимо производить высококачественный TiCl4.
