DE1099176B - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Titan - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die kontinuierliche Herstellung von Titan durch Reduktion von Titantetrachlorid mit einem Alkalimetall oder Magnesium oder Mischungen solcher Metalle sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Herstellung von Titan durch Reduktion von Titantetrachlorid mit einem Alkali- oder Erdalkalimetall oder Magnesium ist allgemein bekannt, und ain Verfahren zur Herstellung von Titan besteht darin, daß Titantetrachlorid mit metallischem Natrium bei Temperaturen reduziert wind, die zwischen dem Schmelzpunkt von Natriumchlorid und 1000° C liegen.

Da die Umsetzung zwischen T.itantetrachlorid und dem Reduktionsmetall stark exotherm verläuft, wird im Laufe der Reaktion genügend Wärme frei, um das bei der Reaktion entstehende reduzierende Metallchlorid zu schmelzen. Die nach Beendigung der Reaktion und nach Abkühlung der Reaktionsprodukte erhaltene Mischung besteht aus Titanteilchen, die in dem reduzierenden Metallchlordd eingebettet sind; diese Mischung hat sich zu einer festen Masse zusammengeballt, welche fest an den Wandungen des Reaktionsgefäßes haftet. Dieser Umstand führt zu beträchtlichen Schwierigkeiten, wenn versucht werden soll, die Produkte aus dem Reaktionsgefäß zu entfernen, um sie dann in die Einzelbestandteile aufzuteilen und reines Titan zu isolieren. Das gesinterte Agglomerat bildet sich zu schnell, um die reduzierende Metal'lchlorid-Titan-Schmelze durch Abklopfen abzuziehen; es ist im allgemeinen notwendig, das Material auszubohren oder auszuschneiden, nachdem das Reaktionsgefäß kalt geworden ist. Hierbei handelt es sich jedoch um umständliche Arbeitsweisen, die auch verhindern, daß die Herstellung des Titans und die Entfernung der Mischung der Reaktionsprodukte kontinuierlich durchgeführt werden können.

Bei einem Verfahren, bei dem versucht wird, diese umständliche mechanische Behandlung zum Entfernen der an dem Reaktionsgefäß anhaftenden Masse zu überwinden, wurde vorgeschlagen, die Umsetzung bei einer niedrigeren Temperatur durchzuführen. In der britischen Patentschrift 717 930 ist ein Verfahren zur Herstellung von Titan vorgeschlagen worden, bei dem Titantetrachlorid mit Natrium in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 200° C und dem Schmelzpunkt von Natriumchlorid durchgeführt wird und wobei in dem Reaktionsgefäß ein umgerührtes nicht aneinander haftendes, aus feinen Teilen bestehendes Bett der Reaktionsprodukte aufrechterhalten wird. Diese Umsetzung kann entweder in einem mit einer Rührvorrichtung ausgestatteten Gefäß oder in einer Apparatur durchgeführt werden, bai der die Reaktionsmasse in Form einer Wirbel-Verfahren und Vorrichtung
zur kontinuierlichen Herstellung von Titan

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited,
London

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Bohr, München 5,

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

. Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 7. Februar 1955

James John Gray, Widnes (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

schicht gehalten wird, wobei die Temperatur zwischen

as 480 und 620° C eingestellt wird.

Es wurde nun ein neuer Weg gefunden, um diejenigen Schwierigkeiten bei der Herstellung von Titan zu überwinden, die mit dem Anhaften des Reaktionsproduktes an den Seitenwandungen des Reaktions- gefäßes zusammenhängen und dabei alle Vorteile eines kontinuierlichen Verfahrens zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Titan durch Umsetzen von Titantetrachlorid mit einem Alkalimetall oder Magnesium oder Mischungen solcher Metalle bei einer Temperatur, die zwischen dem Schmelzpunkt des Chlorids des reduzierenden Metalls oder der Mischung der entstandenen Chloride und etwa 1000° C liegt, in einem eine inerte Atmosphäre aufweisenden Reaktionsgefäß, in dem das Reaktionsprodukt in einem Zustand der Bewegung mit Bezug auf das Reaktionsgefäß gehalten wird, vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Reaktionsprodukt durch die kontinuierliche Umdrehung

des Reaktionsgefäßes um seine im wesentlichen waagerechte Achse in Form von gegenüber dem Reaktionsgefäß beweglichen Titanagglomeraten und einer Salzschmelze gewonnen wird. Anschließend wird das Titan daraus isoliert.

Obwohl beim vorliegenden Verfahren irgendeines der Alkalimetalle oder Magnesium als reduzierendes Metall wirksam sind, wird vorzugsweise mit metallischem Natrium gearbeitet, jedoch ist darauf hinzuweisen, daß, wenn in der vorliegenden Beschreibung

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in diesem Zusammenhang von Natrium die Rede ist, Stoffe von " einer Zone in die andere kann lediglich hierbei auch irgendeines der Alkalimetalle oder Ma-¹" durch die mittlere Öffnung der den Reaktionsraum gnesium verwendet werden kann. unterteilenden Zwischenwände erfolgen. Zur Entfer-

Die so gewonnenen Agglomerate lassen sich durch nung der, Produkte von dem einen Ende der Zone entsprechende Mittel aus dem Reaktionsgefäß leicht 5 können geeignete Mittel dienen, während das Titanentfernen, während sich das Salz in einem geschmol- tetrachlorid und das Reduktionsmetall in eine oder zenen Zustand befindet. Vorzugsweise läßt man das mehrere der übrigen Zonen eingeführt werden, je-Reaktionsgefäß mit einer Umfangsgeschwindigkeit doch vorteilhaft nicht in die Zone, aus der die Provon 15 bis 45 m je Minute umlaufen. dukte abgezogen werden. Auf diese Weise findet ein

Um die Kontrolle über die Größe der in dem Re- io allgemeiner Fluß des Titans gegen das Ende des aktionsgefäß erzeugten Aggregate zu verbessern, Reaktionsgefäßes statt, aus dem das Produkt entfernt wurde gefunden, daß es zweckmäßig ist, einen Strom wird. Die Öffnung in jeder folgenden Zwischenwand von körnigen Formkörpern aus Titan dem Reaktions- wird kleiner sein als die der vorangegangenen Zwigefäß in dem Maße zuzuführen, wie die Reaktion schenwand, die mehr an dem Austragende des Reakfortschreitet. Dies kann durch irgendwelche bekann- 15 tionsgefäßes liegt, so daß hierdurch erreicht wird, ten Mittel erfolgen, und für diesen Zweck ist beson- daß die festen Stoffe durch die Öffnung nur in einer ders eine S chraubenfördervorrichtung geeignet, die Richtung, ■ nämlich gegen das Austragende hin, hinvon einem entsprechenden Trichter gefüllt wird, durchgehen. Es wurde gefunden, daß bei Anwendung wobei beide mit Argon durchspült werden. Vorzugs- der beschriebenen Anordnung jede Zone Titanaggreweise besitzen die Formkörper etwa kugelförmige Ge- 20 gate von einem beschränkten Größenbereich enthält stalt und einen Durchmesser von etwa 3,2 bis 9,5 mm, und daß hierdurch die Zusammenballung von kleine- und es wird vorgezogen, dem Reaktionsgefäß eine ren Aggregaten zu großen wirkungsvoll vermieden Menge von Titanformkörpern zuzuführen, welche wird, wobei die kleinen Mengen an Natrium, welche 1 bis 5 Gewichtsprozent des zugesetzten Titantetra- in die an dem Austragende des Reaktionsgefäßes chlorids entspricht. 25 liegenden Zonen eintreten, aufgezehrt werden können,

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung - indem nur eine geringe Konzentration an'Titan unter wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Titan dem Chlorid in dem das Reaktionsgefäß verlassenden durch Reduktion von Titantetrachlorid mit metal- Metallsalz aufrechterhalten wird.
lischem Natrium in einer inerten Atmosphäre vorge- Durch die Zwischenwände wind neben der beschrie-

schlagen, welche aus einem zylindrischen Reaktions- 30 benen Funktion auch die Menge an in jeder Zone gefäß besteht, das um eine waagerechte Achse oder , zurückgehaltenem Titan bestimmt bzw. -die Bettiefe um einen kleinen Winkel zur Waagerechten umläuft der festen Stoffe, und da die Größe der Öffnungen und das an einem Ende mit getrennten konzentrischen nach dem Austragende zu zunimmt, sinkt die Bettiefe Einlaßrohren ausgestattet ist, durch die Titantetra- in- entsprechender Weise nach dem Austragende des chlorid, Natrium und ein inertes Gas aus dem Reak- 35 Reaktionsgefäßes. Dies kann jedoch nicht immer tionsgefäß zugeführt werden, und das an dem anderen wünschenswert sein, und dies kann dadurch überwun-Ende mit Austragvorrichtungen versehen ist, durch den· werden, daß das' Reaktionsgefäß nach dem Eindie die Produkte aus dem Reaktionsgefäß abgeführt laßende zu sich etwas verjüngt oder daß der Durchwerden, messer stufenweise geändert wind. Derartige Ände-

Um die wirkungsvollsten Ergebnisse zu erzielen, 40 rungen des Durchmessers des Reaktionsgefäßes könwurde jedoch gefunden, daß es zweckmäßig ist, wei- nen ebenfalls dazu dienen, die Umfangsgeschwindigtere bestimmte Arbeitsbedingungen einzuhalten. So keit des Reaktionsgefäßes an verschiedenen Punkten ist es z. B. notwendig, die Bildung von Produkten auf seiner Länge zu verändern, um diese Umfangsin Form von Aggregaten zu vermeiden, welche zu geschwindigkeit den in den einzelnen Stufen auftregroß sind, als daß sie in zweckmäßiger Weise aus 45 tenden- Erfordernissen anzupassen. Wenn der Fall dem Reaktionsgefäß abgezogen werden können. In eintreten sollte, daß auf eine bestimmte Zone eine diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß kleine solche mit einem geringeren Durchmesser folgt, so Aggregate das Bestreben haben, zu größeren zusam- kann es unter Umständen notwendig sein, das Aggremenzubacken, wenn das Verhältnis der Durchmesser gat von einer Zone in die andere unter Anwendung über etwa 4:1 liegt. In diesem Falle wachsen die 50 entsprechender mechanischer Mittel anzuheben. ■
größeren Aggregate schnell zu unzweckmäßigen Ab- Es wunde weiterhin gefunden, und dies stellt ein

messungen an, und es ist demgemäß zweckmäßig, zu weiteres Merkmal der Erfindung dar, daß es wünvermeiden, daß gleichzeitig große und kleine Aggre- sehenswert ist, die Innenfläche oder gewisse Zonen gate nebeneinander bestehen. des Reaktionsgefäßes aufzurauhen, um zu verhindern,

Bei dem oben geschilderten einfachen Verfahren be- 55 daß das agglomerierte Titan in der Trommel herumsteht weiterhin die Tendenz, daß nicht umgesetztes gleitet, vielmehr darin feine Wälzbewegung ausübt. Natrium aus der Apparatur zusammen mit dem Titan Vorzugsweise kann dies dadurch erfolgen, daß und dem Metallchlorid aus der Apparatur entfernt schmale Rippenplatten an der Innenfläche der Tromwird, wenn nicht ein großer Überschuß an Titantetra- mel parallel· zu der Achse des Reaktionsgefäßes oder chlorid angewandt wird. 60 unter einem leichten Winkel zu derselben ange-

Es wurde nun gefunden, daß diese Beschränkungen schweißt sind. '

in einfacher und befriedigender Weise überwunden Das Titantetrachlorid und das' geschmolzene Re-

werden können, wenn an der zylindrischen Wandung duktionsmetall können in das Reaktionsgefäß durch des Reaktionsgefäßes eine Anzahl von kreisförmigen getrennte Rohre eingeführt werden, die derart enden, Zwischen wandungen oder Öffnungen aufweisende 65 daß die Ströme der Reaktionsstoffe in die bestimmten Platten angeordnet sind, deren Achsen mit derjenigen Zonen des Reaktionsgefäßes gelangen. Eine Schwierigdes zylindrischen Reaktionsgefäßes zusammenfallen. keit besteht jedoch darin, daß " Abscheidungen von Diese Wandungen dienen dazu, die' festen und fiüssi- Titan .um die Rohre herum gebildet werden können; gen Bestandteile des Reäktiorisgefäßes in eine Anzahl wodurch- Verstopfungen entstehen können und die ■von Zonen zu unterteilen und der "Übergang .der festen 70 Ströme der ,Reaktionsstoffe -aus\ der'.; gewünschten

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Richtung abgeleitet werden. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Schwierigkeit dadurch überwunden werden kann, daß die flüssigen Ströme der Reaktionsstoffe in zwei konzentrischen Strömen eingeführt werden, wobei sich das geschmolzene Natrium im Mittelpunkt befindet und das Titantetrachlorid durch die äußere ringförmige Düse zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird jede Tendenz verhindert, daß sich Titan um die innere Düse herum bilden kann, weil nämlich um die äußere Düse herum eine Konzentration von Titantetrachloriddampf vorliegt, durch die wirkungsvoll jede Titanabscheidung vermieden wird, da diese sofort in die niedrigen Titanchloride übergeführt wird.

Eine Form der Austragvorrichtung, welche sich als besonders zweckmäßig erwiesen hat, besteht, und dies stellt ein weiteres Merkmal der Erfindung dar, aus einer spiralförmigen Leitung aus Metall, die an der Endplatte des Reaktionsgefäßes angeordnet ist. Die Achse dieser Schraube fällt mit der Achse des Reaktionsgefäßes zusammen, so daß also die Schraube ständig mit dem Reaktionsgefäß umläuft. Am Ende der Schraube ist ein schaufeiförmiger Kanal oder eine Leitung vorgesehen, und dieser dient dazu, einen Teil des Inhaltes des Reaktionsgefäßes bei jedem Umlauf anzuheben und ihn in das Innere der spiralförmigen Leitung abzuführen. Jeder Teil des Produktes wird dann bei dem Umlauf der Schraube nach außen geführt und schließlich am äußeren Ende derselben abgegeben.

Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Verfahrens zum Abführen des Produktes besteht darin, daß die Entfernung der festen und flüssigen Produkte erleichtert wird, wobei gleichzeitig der Eintritt von Luft in das Reaktionsgefäß vermieden wird, indem sich im Innern der Schraube jeweils eine gewisse Menge des geschmolzenen Salzes befindet und eine entsprechende Menge beim Drehen der Schraube im Innern des Reaktionsgefäßes wieder aufgenommen wird.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Bei der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht das Reaktionsgefäß aus drei Abteilungen 1, 2 und 3, die sämtlich verschiedenen Durchmesser besitzen. Die Reaktionsstoffe werden der Abteilung 1 zugeführt, und die Produkte werden aus der Abteilung 3 abgezogen. Zwischen den Abteilungen 1 und 2 ist eine Platte 4 mit einer großen zentralen öffnung vorgesehen, wodurch in der Abteilung 1 eine gewisse Menge der Reaktionsprodukte zurückgehalten wird. Die Menge an Reaktionastoff in der Abteilung 2 wird durch einen Hubkanal 5 bestimmt, welcher jeweils die Aggregate in die Abteilung 3 überführt. Eine zwischen den Abteilungen 3 und 2 vorgesehene Platte 6 verhindert, daß feste oder flüssige Produkte aus der einen kleineren Durchmesser besitzenden Abteilung 3 in die Abteilung 2 zurückkehren. Dem Reaktionsgefäß wird geschmolzenes Natrium durch eine Rohrleitung 8 zugeführt und flüssiges Titantetrachlorid durch eine Rohrleitung 7. Diese beiden Rohrleitungen enden in konzentrisch angeordneten Düsen, wobei sich die das Natrium-zuführende Düsenöffnung jeweils im Zentrum befindet. Dem Reaktionsgefäß kann Argon oder ein anderes inertes Gas durch eine Rohrleitung 9 zugeführt werden, und kleine Titanformkörper werden durch einen Schraubenförderer 10' von einem Trichter 11 aus zugeführt, welcher ebenfalls mit Argon oder Helium durchspült wird. Die Reaktionsprodukte werden aus dem Reaktionsgefäß mit Hilfe einer spiralförmigen Leitung 12 entnommen, deren inneres Ende sich so weit in die Abteilung 3 des Reaktionsgefäßes hinein erstreckt, daß bei jedem Umlauf des Reaktionsgefäßes eine gewisse Menge der Aggregate und des geschmolzenen Salzes mitgenommen werden. Das aus den Abteilungen 1, 2 und 3 und der Abführleitung 12 bestehende Reaktionsgefäß ruht auf Tragrollen, so ίο daß es sich um seine Achse frei drehen kann, wobei der Antrieb z. B. durch einen Elektromotor erfolgt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Zwischen den umlaufenden Teilen des Reaktionsgefäßes und den feststehenden Teilen erfolgt eine Abdichtung z. B. mit Hilfe einer Stopfbuchse 13. Es ist auch ein Ofen oder eine entsprechende in der Zeichnung nicht dargestellte Heizvorrichtung vorgesehen, wodurch das Reaktionsgefäß anfänglich, wenn es in Tätigkeit gesetzt wird, beheizt werden kann, und die einzelnen Teile der Vorrichtung sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie nach Bedarf voneinander getrennt werden können. Nachdem die Reaktion einmal in Gang gesetzt ist, wird es vorgezogen, die meisten oder sämtliche Teile der Heizvorrichtung zu entfernen, da dann die Temperatur durch die bei der Reaktion auftretende Wärme selbst aufrechterhalten wird. Der Ofen kann vorzugsweise mit Gas, Öl oder elektrisch beheizt werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß, wenn das Reaktionsgefäß arbeitet, nachdem sämtliche Ofenteile entfernt worden sind, eine starke Wärmestrahlung in die Umgebung der Reaktionsvorrichtung stattfindet. Da die Oberflächentemperatur etwa 1000° C erreichen kann, ist die Geschwindigkeit der Wärmeverteilung sehr hoch; sie muß daher gegen die Wärme ausgeglichen werden, welche durch die Umsetzung des Titantetrachlorids mit dem Natrium auftritt. Infolgedessen ist unter diesen Bedingungen der stündliche Durchgang der Reaktionsstoffe durch das Reaktionsgefäß für eine bestimmte Größe sehr hoch; hinzu kommt noch die Tatsache, daß sich die Erzeugung des Titans ohne Unterbrechung über lange Zeiträume erstrecken kann, so daß hierdurch die Kosten zur Erzeugung von Rohtitan wesentlich verringert werden. Vorzugsweise kann die Vorrichtung aus einfachem Kohlenstoffstahl bestehen, jedoch hat es sich herausgestellt, daß in diesem Falle infolge der starken Oxydation die Lebensdauer einer derartigen Apparatur ziemlich kurz ist. Es wird daher vorgezogen, diese aus wärmebeständigem Stahl herzustellen bzw. mindestens diejenigen Teile, welche den hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Ein gewisser Vorteil wird auch schon dadurch erreicht, wenn eine äußere Hülle aus wärmebeständigem Stahl verwendet wird, die mit einer inneren Auskleidung aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl versehen ist, da in diesem Fall eine geringe Tendenz besteht, daß sich das Titan mit dem gewöhnlichen Stahl legiert.

In dem folgenden Beispiel ist eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit Fig. 2 der Zeichnung erläutert.

Beispiel

Das in Fig. 2 dargestellte Reaktionsgefäß besteht aus " einer waagerechten zylindrischen Trommel von etwa 1,22 m Durchmesser und 0,71 m Innenlänge, die waagerecht in der Weise abgestützt ist, daß sie sich um ihre eigene Achse drehen kann. An dem einen Ende dieser Trommel ist eine axiale zylindrische Verlängerung 2 vorgesehen, in die ein weites Rohr 3 ein-

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tritt, das an seinem äußeren Ende fest liegt und auf Schraube besitzt etwa 5Va Windungen, und die Steidem sich der Zylinderteil 3 unter Zwischenlage einer gung ist derart, daß zwischen jeder Windung ein Stopfbuchsenpackung dreht. Im Innern des Rohrs 3 Kanal von etwa 5 cm Breite gebildet wird. Die Verbefinden sich Einführungsrohre, und zwar solche für bindung 'dieses umlaufenden zylinderförmigen AusNatrium 8, Titantetrachlorid 7 und Argon 9. Weiter- 5 tragrohres 12 mit dem feststehenden Auslaßkanal erhin befindet sich im Innern des feststehenden Rohres 3 folgt durch einen unter Federbelastung stehenden ein Schraubenförderer 10, welcher dazu dient, Titan- Schleifver.schluß.. wodurch erreicht wird, daß die in formkörper, d. h. kleine kugelförmige Granalien aus dem Reaktionsgefäß befindliche Argonatmosphäre Tiitan, dem Reaktionsgefäß zuzuführen. Diese Grana- nicht austreten kann.

lien werden dem Schraubenförderer 10 durch einen io Dem kalten Reaktionsgefäß wurden" durch den Trichtern zugeführt, welcher nach Schließen eines Trichter 11 und den Schraubenförderer 10 22,7kg unteren Ventils und Öffnen eines oberen Ventils mit Titanformkörper und 22,7 kg körniges Natriumchlorid den Granalien wieder gefüllt werden kann. Aus dem zugeführt. Die Formkörper besaßen etwa kugelför-Förderer 10 fallen die Titanformkörper durch ein . mige Gestalt und einen Durchmesser von 5 mm. Das Loch des festen Rohres 3 in den umlaufenden zylin- 15 Reaktionsgefäß wurde zunächst mit Argon gespült drischen Teil 2 und werden von diesem durch eine an und gefüllt, wobei dieses Gas durch das Rohr 9 zuder Innenseite des zylindrischen Teiles 2 angebrachte geführt wurde. Dann wurde das Ventil 17 derart verschraubenlinienförmige Rinne in den eigentlichen stellt, daß es gegen das Ende des offenen Austrag-Reaktionsraum 1 mitgenommen. rohres 12 anlag, so daß hierdurch ein zeitweiliger Ver-

An der Innenseite der Reaktionstrommel 1 ist etwa 20 Schluß herbeigeführt wurde. Das Reaktionsgefäß 30 cm von dem Einführungsende entfernt ein kreis- wurde dann durch beliebige mechanische Mittel mit förmiger Ring aus Stahlblech 14 angeschweißt, wo- einer Geschwindigkeit von 8 Umdrehungen/Minute in durch im Innern der Trommel eine ringförmige Platte Drehung versetzt und gleichzeitig mit Hilfe eines mit einer öffnung von etwa 1 m Durchmesser gebildet transportablen Gasofens, der in der Zeichnung nicht wird. Eine ähnliche ringförmige Platte 15 mit einem öff- 25 dargestellt ist, erhitzt. Infolge der bei dieser Arbeitsnungsdurchmesser von etwa 1,07 m befindet sich etwa stufe auftretenden Wärmeausdehnung wurde etwas 7,6 cm von dem Austragende der Trommel 1. Diese Argon durch das Rohr 9 zurückgedrückt, und dieses beiden Platten 14 und 15 dienen einem doppelten Gas konnte durch ein geeignetes nicht dargestelltes Zweck. Einmal wird hierdurch erreicht, daß in dem Ventil entweichen, das derart eingestellt ist, daß in Reaktionsgefäß immer eine geeignete Menge von 30 dem Reaktionsgefäß ständig ein Überdruck von etwa Formkörpern beibehalten wird. Infolge der Tendenz, 100 mm Wassersäule erhalten wird. Die zylindrische daß die größeren Granalien auf der Oberseite des Oberfläche des Reaktionsgefäßes wurde mittels eines rollenden Bettes zu liegen kommen, wirken sie in optischen Pyrometers beobachtet, und wenn die Temzweiter Linie als Klassifizierungseinrichtung, indem peratur 850° C erreicht hatte, wurden gleichzeitig die zu voller Größe gewachsenen Granalien nach dem 35 mit geringer Geschwindigkeit Titantetrachlorid, flüs-Austrittsende des Reaktionsgefäßes zu bewegt werden siges Natrium und Titanformkörper mit einem Durch- und die kleineren Granalien an dem Eintragsende ge- messer von etwa 5 mm eingeführt. Die äußere Ernügend lange gehalten werden. Dies ist insofern von wärmung wurde dann allmählich verringert und die Wichtigkeit, um das zugeführte granalienförmige Zuführungsgeschwindigkeit der Reaktionsstoffe wurde Titan wirksam ausnutzen zu können. An der Innen- 40 vergrößert, wobei die Trommeltemperatur innerhalb seite der Oberfläche der Trommel sind, was in der des Bereiches von 840 bis 860° C gehalten wurde. Zeichnung nicht dargestellt ist, noch parallel zur Schließlich wurde bei der maximalen Zuführungs-Trommelachse flache Rippen angeschweißt, wodurch geschwindigkeit die Temperatur in dem Reaktionsvermieden wird, daß die granalienförmige Beschik- gefäß im wesentlichen durch die Wärmemenge gehalkung der Trommel an der Innenseite derselben ent- 45 ten, welche bei der Umsetzung des Titantetrachlorids langrutscht, wenn diese sich dreht. Durch diese Rip- und Natrium frei wird; dabei war nur eine geringe pen wird erreicht, daß die Beschickung sich in der äußere Wärmezufuhr für Kontrollzwecke erforder-Trommel in wirkungsvoller Weise umwälzt. lieh und um die Austragvorrichtung 12 genügend

Am Austragende des Reaktionsgefäßes 1 ist ein warm zu halten. Nach erfolgter Umsetzung gelangten Kanal 16 angebracht, welcher etwa entlang einem 50 die geschmolzenen Salz- und Titanformkörper über Radius des Trommelendes angebracht ist, so daß, die Ringplatte 15 und wurden durch 'den Kanal 16 wenn das Reaktionsgefäß umläuft, die Granalien, dem Schraubenförderer 12 zugeführt. Wenn sich ein welche sich über den Plattenrand 15 hinweggewälzt Gleichgewicht eingestellt hatte, war diese Fördervorhaben, am Ende der Trommel von diesem Kanal 16 richtung 12 etwa zur Hälfte mit geschmolzenem aufgenommen werden. Bei einem Umlauf der Trom- 55 Natriumchlorid gefüllt, wodurch verhindert wurde, mel 1 rollen die Granalien in dem Kanal 16 entlang daß Gase und Dämpfe aus dem Reaktionsgefäß durch und werden so dem Mittelpunkt der am Austragende diese Fördervorrichtung austreten können. Das Vendes Reaktionsgefäßes befindlichen Seitenplatte zu- til 17 wurde dann von dem Ende der Fördervorrichgeführt. An dieser treten sie durch eine Öffnung und tung weg bewegt, so daß die flüssigen und festen Regelangen in den Bereich eines Schraubenförderer« 12, 60 aktionsprodukte aus dem Reaktionsgefäß austreten welcher die Granalien einem Auslaß zuführt. Diese konnten.

Austragvorrichtung 12 besteht aus einem äußeren Im Verlauf von 1 Stunde wurden folgende Mengen

Rohr von etwa 15 cm innerem Durchmesser und an Reaktionsstoffen dem Reaktionsgefäß zugeführt:

einem konzentrisch angeordneten inneren Rohr von Titantetrachlorid 241kg

7,6 cm äußerem Durchmesser, wobei das Ende dieses 65 Natrium 115 2IcS¹

inneren Rohres geschlossen ist In dem ringförmigen Titanformkörper' von 'etwa-5 mm '

Zwichenraum zwischen diesen beiden Rohren befindet Durchmesser 2,7 kg

sich eine scnraubenlinienformige Zwischenwand,

welche mit ihren Kanten sowohl an das äußere als Die aus dem Reaktionsgefäß innerhalb des gleichen

auch an das innere Rohr angeschweißt ist. Diese 70 Zeitraumes von !Stunde abgezogenen Produkte wur-

den mit angesäuertem Wasser ausgelaugt und ergaben kg Titankügelchen und etwa 295 kg Natriumchlorid. Dieses aus dem Reaktionsgefäß austretende Natriumchlorid enthielt noch eine geringe Menge vongelösten Titansubchloriden und eine gewisse Menge feinverteiltes Titan, jedoch war es im wesentlichen frei von metallischem Natrium. Das erhaltene Titanprodukt lag in Form von kugelähnlichen Körpern vor, welche etwa 12,7 bis 16 mm Durchmesser besaßen. Diese ließen sich <in einfacher Weise von der großen Menge des Salzes trennen, indem die Masse sanft gebrochen und dann gesiebt wurde, wodurch sich das Salz als Pulver entfernen ließ. Die Titanaggregate wurden dabei nicht gebrochen, und es zeigte sich, daß diese 14% Salz enthielten. Einige dieser Aggregate aus Titan wurden gepreßt, um eine Elektrode zu bilden, die dann ohne weitere Reinigung in einem elektrischen Lichtbogen unter Verwendung eines wassergekühlten Kupfertiegels in einer Argonatmosphäre geschmolzen wurde. Das so hergestelle Titan hatte eine Vickers-Härte von 138 und einen Wasserstoffgehalt von 0,001%.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Titan durch Umsetzen von Titantetrachlorid mit einem Alkalimetall oder Magnesium oder Mischungen solcher Metalle bei einer Temperatur, die zwischen dem Schmelzpunkt des Chlorids des Reduktionsmetalls oder der Mischung der entstandenen Chloride und etwa 1000° C liegt, in einem eine inerte Atmosphäre aufweisenden Reaktionsgefäß, in dem das Reaktionsprodukt in einem Zu- stand der Bewegung mit Bezug auf das Reaktionsgefäß gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt durch die kontinuierliche Umdrehung des Reaktionsgefäßes um seine im wesentlichen waagerechte Achse in Form von gegenüber dem Reaktionsgefäß beweglichen Titanagglomeraten und einer Salzschmelze gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion lin Gegenwart von Titanformkörpern durchgeführt wird, welche zugesetzt werden, um die Bildung von metallisches Titan enthaltenden Aggregaten einzuleiten und zu regeln.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Titanformkörper etwa kugelförmiger Gestalt und mit einem Durchmesser zwischen 3,2 und 9,5 mm verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanformkörper in einer Menge zwischen 1 und 5 Gewichtsprozent des dem Reaktionsgefäß zugeführten Titantetrachlorids zugesetzt werden.

5. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Titan durch Umsetzen von Titantetrachlorid mit metallischem Natrium in einer inerten Atmosphäre, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Reaktionsgefäß (1), welches um eine waagerechte Achse oder unter einem kleinen Winkel zur Waagerechten umläuft, wobei an einem Ende getrennte konzentrische Einlaßrohre (7, 8, 9) vorgesehen sind, durch die die flüssigen Reaktionsstoffe und inertes Gas dem Reaktionsgefäß zugeführt werden, wobei das Rohr (9) zum Einleiten von inertem Gas, das innere Rohr (8) zur Zuführung des Natriums und ein äußeres Rohr (7) zur Zuführung des Titantetrachlorids dienen und am anderen Ende des Reaktionsgefäßes Austragvorrichtungen (12) zum Abführen der Produkte aus dem Reaktionsgefäß vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß mit einer Austragvorrichtung ausgestattet ist, welche aus einer spiralförmigen Leitung (12) besteht, die koaxial zum Reaktionsgefäß angeordnet ist und die mit dem Reaktionsgefäß umläuft, wobei der Anfang der spiralförmigen Leitung schaufeiförmig ausgebildet ist und in das Reaktionsgefäß hineinragt, während das Ende durch die Auetragseite des Reaktionsgefäßes hinduchgeführt ist, so daß beim Umlauf des Reaktionsgefäßes mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 15 bis 45 m je Minute Teile des Reaktionsgutes bei jeder Umdrehung von der Förderspirale erfaßt und ausgetragen werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der mit einer aufgerauhten Oberfläche versehenen Innenwandumg des Reaktionsgefäßes eine Anzahl von kreisförmigen Zwischenräumen (14 und 15) oder Rippenplatten vorgesehen sind, deren Achsen mit derjenigen des Reaktionsgefäßes übereinstimmen, wobei durch diese Zwischenwände oder Platten das Reaktionsgefäß in Zonen aufgeteilt ist, welche die Reaktionsprodukte auf ihrem Wege nach dem Austragende des Reaktionsgefäßes durchlaufen und wobei jede Zwischenwandung oder -platte eine öffnung besitzt, die nach dem Austragende zu größer wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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