Высокое содержание железа в концентрате мешает эффективному извлечению титана из руды химическими методами, поэтому предварительно удаляют железо. Наиболее целесообразным оказалось осуществить отделение железа от титана в ходе восстановительной плавки, когда большая часть железа восстанавливается и образует расплавленный чугун, а оксид титана, который при этих условиях практически не восстанавливается, остается в шлаке. Чугун и шлак разделяются по плотности.
Плавку ведут в трехфазных дуговых электрических печах. Количество углерода в шихте рассчитывают на получение в шлаке 3-5% FeO. Шлаки с меньшим содержанием FeO обладают чрезмерно высокой вязкостью, что объясняется присутствием в них оксикарбида TiCTiO. В результате плавки получают шлак следующего состава. %:
TiO2 FeO SiO2 CaO А12О3 MgO
82-87 3-5 2,8-5,6 0,3-1,2 2-6 2,0-5,6
В небольших количествах в шлаке присутствует V2О5.
Ill стадия - получение чистых TiCl4 и ТО2
Наиболее удобным оказалось извлечь титан из шлака методом хлорирования. В ходе этого процесса (при 700-900°С) основное количество титана в виде TiCl4 переходит в газовую фазу, в то время как большая часть остальных компонентов остаётся в твёрдом или жидком состояниях.
Суммарная реакция хлорирования
ТiО2 + 2С12 + С = TiCl4 + СО2 + 218 к Дж
является практически завершенной.
Одновременно с TiCI4 образуются летучие хлориды Fe; Mg; V; Сг; Та; Nb; Са; Mn.
В производственной практике применяют три способа хлорирования:
1) в шахтной печи - твёрдую (брикетированную) шихту,
2) в слоевом расплаве,
3) в печи кипящего слоя.
Устройство шахтного хлоратора и принцип его работы видны из рис. 5.37.