DE674625C

DE674625C - Verfahren zur Gewinnung von reinem Titan

Info

Publication number: DE674625C
Application number: DEK147211D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Kroll
Original assignee: WILHELM KROLL DR ING
Current assignee: WILHELM KROLL DR ING
Priority date: 1937-07-11
Filing date: 1937-07-11
Publication date: 1939-04-18

Description

Verfahren zur Gewinnung von reinem Titan Es ist bekannt, reines Titan durch chemische Umsetzung von Titanchlorid mit Natrium in geschlossenen Druckgefäßen bei höherer Temperatur herzustellen. Die Drucksteigerung ist so erheblich, daß man sich aus Sicherheitsgründen auf kleinere Gefäße beschränken muß. Das so hergestellte Titan ist sehr rein und infolgedessen warm und kalt walzbar. Bei druckloser Umsetzung von Titanchlorid mit Natrium ist man infolge des hohen Dampfdruckes des Natriums auf die Einhaltung ziemlich niedriger Temperaturen beschränkt, wodurch unvollständige Reduktion stattfindet und kolloidales Metall nebenbei entsteht, das durch Säurebehandlung nicht mehr zu entfernen ist. Das so gewonnene Metall ist zwar unter Umständen warm walzbar, jedoch kalt spröde.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines ebenso reinen Titans durch drucklose Umsetzung von reinem Calciummetall mit Titanchlorid in der Hitze. Zu diesem Zweck wird das Calciüm, am besten destilliertes Metall, auf eine Temperatur von mindestens 5oo Grad unter Argon erhitzt. Man läßt durch eine Tropfvorrichtung Titanchlorid auf das erhitzte Metall auftropfen, das sich sofort entzündet und in dem vergasten Titanchlorid weiterbrennt. Es bildet sich Titanmetall und Calciumchlorid. Man sorgt mit Hilfe eines Gummiballons für guten Ausgleich des Ofendruckes gegenüber der Atmosphäre.
Man kann jedoch auch so vorgehen, daß man vor der Erhitzung den Ofen leerpumpt und die Umsetzung im Vakuum durchführt. Zwar kann in diesem Falle das Calcium im Vakuum, sofern eine sehr gute Luftleere vorhanden ist, sublimieren oder destillieren, wodurch Verstopfungen der Einrichtung zustande kommen würden, doch läßt sich dieser Übelstand leicht dadurch vermeiden, daß man bei einem Edelgasdruck von einigen Zentimetern arbeitet. Unter diesen Bedingungen wird die Verdampfung des Calciums hintangehalten.
Die Erhitzung erfolgt am bequemsten d ' c Hochfrequenzströme. Man kann jedoch .#c11-; unter Verwendung von Widerstands-, insbesondere Nichromrohren oder mit anderen nicht' elektrischen Erhitzungsmitteln aufheizen. Eine bequeme Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß man die Umsetzung durch Initialzündung einleitet und sie durch weitere Zufuhr von Titanchlorid fortsetzt. Das Initialzündungsverfahren läßt gewisse Erleichterungen hinsichtlich der Tiegelfrage zu, da man mit wassergekühlten, mit feuerfesten Stoffen oder Salzen ausgekleideten Behältern arbeiten kann. Da die Wärme von innen nach außen abnimmt, kann man mit Hilfe geeigneter Kühlung einen starren Schutzpanzer aufrechterhalten, wie dies vielfach auch bei Schmelzflußelektrolysen der Fall ist. Die Wärmeentwicklung ist so groß, daß das Titan entweder in Gestalt grober Granalien oder bei langsamerer-Zufuhr von Titanchlorid als feiner Grieß erhalten wird. Die Zufuhr von Titanchlorid und die sich hierdurch einstellende Temperatur wird zweckmäßig so geregelt, daß die eisernen Behälter durch das schmelzende Titan nicht thermisch überbeansprucht oder gar geschmolzen werden; man kann aber auch ohne Temperaturregelung auskommen, wenn man den Behälter aus Titan- oder Molybdänblech bzw. aus Wolfram, Tantal, Niob oder ähnlichen Metallen höheren Schmelzpunktes herstellt. Bei größeren Einheiten ist es vorzuziehen, die Behälter mit feuerfesten Stoffen, beispielsweise Calciumoxyd, Magnesiumoxyd oder dgl., auszukleiden. Bei zu langsamem Einleiten von Titanchlorid geht der Abbau dieser Verbindung unvollständig vonstatten, weil die entwickelte Wärmemenge zu gering ist. Es bilden sich in der Zwischenstufe niedere Chloride (TiC1S bzw. TiC12), ,die vom Titan eingehüllt werden und bei der 'riächfolgenden Behandlung mit Wasser Titandioxyd bilden. .Letzteres gelangt bei der Weiterverarbeitung in das gesinterte Titan und verürsacht Kaltsprödigkeit. Es ist darum erwünscht, bei möglichst hoher Temperatur zu arbeiten, was bei Benutzung des Initialzündungsverfahrens und bei Auskleidung des Apparates mit feuerfestem Stoff leicht zu verwirklichen ist.
Nach beendigter Reaktion wird der erkaltete Tiegelinhalt mit Wasser und schwacher Salzsäure behandelt, wodurch das gebildete Calciumchlorid in Lösung gebracht wird und das Titan gesammelt werden kann. Es wird mit starker Salzsäure nachbehandelt und kann nach dem Trocknen entweder auf geeigneter Unterlage geschmolzen oder nach dem Zerkleinern bzw. Pulvern gesintert werden. Die letzterwähnten Arbeitsgänge müssen im Hochvakuum durchgeführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von reinem Titan, dadurch gekennzeichnet, daß Titanchlorid durch Calcium bei höherer Temperatur zersetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanchlorid in gleichmäßigem Strom, vorzugsweise durch eine Tropfvorrichtung, zu dem heißen Calcium gegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch z oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung durch Initialzündung eingeleitet und durch regelmäßiges Zuströmen von Titanchlorid unterhalten wird.