4.6 Кеуекті және ұнтақ тәрізді титан, цирконий және гафний өндірісі

Титан мен Цирконийді өндіру әдістері
Таза титан мен цирконий металдарын алу - осы металдардың жоғары химиялық белсенділігіне байланысты айтарлықтай технологиялық қиындықтармен байланысты. Титан мен цирконийдің оттегімен, азотпен, көміртегімен, көміртегі оксидтерімен және су буымен әрекеттесу реакциялары Гиббс энергиясының төмендеуімен жүреді. Бұл газдардың қоспалары титан және циркониймен белсенді әрекеттеседі.
Жоғарыда айтылғандай, оттегі мен азот титан мен цирконийда ериді. Бұл элементтер мен көміртектің қоспалары металдың қаттылығын едәуір арттырып, иілгіштігін нашарлатады. Оттегіге жоғары тартымдылығына және және оттегінің титан мен цирконийда ерігіштігіне байланысты, бұл металдар негізінен оттегісіз қосылыстардан - хлоридтерден, фторидтерден алынады. Титан мен цирконий ұнтақтарын кальций оксидтерін немесе кальций гидридін тотықсыздандыру арқылы алады, бұл жағдайда металдарда кем дегенде \( \small 0.1\% \) оттегі болады.
Галогенидтерден таза титан мен цирконийді өндірген кезде, оларды технологияның барлық кезеңдерінде оттегінің, азоттың, су буының, көміртегі бар газдардың әсерінен қорғау қажет. Бұл металдарды инертті газдар атмосферасында (аргон, гелий) немесе вакуумда герметикалық аппаратурада тотықсыздандыру және балқыту арқылы қол жеткізіледі. Маңызды шарттардың бірі - титан мен цирконийдің бастапқы қосылыстарының, сондай-ақ қолданылатын тотықсыздандырғыштардың жоғары тазалығы.
Титан мен цирконийді алу тәсілдерін бес топқа бөлуге болады:
1. Хлоридтерді \( \small \text{TiCl}_4, \text{ZrCl}_4 \) магний немесе натриймен тотықсыздандыру.
2. Фторлы қосылыстардан тотықсыздандыру: \( \small \text{K}_2\text{ZrF}_6 \) (натриймен) немесе \( \small \text{ZrF}_4 \) (кальциймен).
3. Диоксидтерді \( \small \text{TiO}_2, \text{ZrO}_2 \) кальций немесе кальций гидратымен тотықсыздандыру.
4. Металдарды алудың немесе тазартудың электролиттік әдістері.
5. Металдарды тазартудың йодидті әдісі.
Тотықсыздану әдісіне байланысты металдар губка немесе ұнтақ түрінде алынады, кейін олардан балқыту және ұнтақты металлургия әдісімен тұтас дайындамалар жасалады.
Төменде титан мен цирконийді алудың белгілі тәсілдері қарастырылған. Гафний цирконий сияқты әдістермен алынады.
Титан тетрахлоридінің магниймен тотықсыздануы
Титанның басым бөлігі әдетте титаномагний комбинатында жүзеге асырылатын, титан хлоридінің магнийтермиялық тотықсыздануымен өндіріледі.
Титан тетрахлоридінің магниймен тотықсыздануы
Титанның басым бөлігі әдетте магнийдің электролиттік өндірісімен тиімді байланысты титаномагний комбинатында жүзеге асырылатын, титан хлоридінің магнийтермиялық тотықсыздануымен өндіріледі \( \small (1.63 \text{-сурет}) \).

{media63}
1.63-сурет. \( \small \text{TiCl}_4 \) -ті магнийтермиялық тотықсыздандыру арқылы губка тәрізді титан алу өндірісінің сызбасы

Титан тетрахлоридінің тотықсыздануы. \( \small \text{TiCl}_4 \) инертті газбен толтырылған болатты герметикалық аппараттарда магниймен тотықсыздандырады. Магний алдын ала құйылған аппаратқа қысымды резервуардан, реттелетін жылдамдықпен сұйық титан тетрахлориді енгізіледі. Оның буы сұйық және бу тәрізді магниймен келесі жалпы реакциялар бойынша әрекеттеседі:
\[
\begin{align*}
\text{TiCl}_4 \, (\text{газ}) + 2 \text{Mg} \, (\text{ж}) & = \text{Ti} \, (\text{тв}) + 2 \text{MgCl}_2 \, (\text{ж}) \quad (1.158), \\
\text{TiCl}_4 \, (\text{газ}) + 2 \text{Mg} \, (\text{газ}) & = \text{Ti} \, (\text{тв}) + 2 \text{MgCl}_2 \, (\text{ж}) \quad (1.159).
\end{align*}
\]
Бұл реакциялар экзотермиялық; \( 1100 \, \text{K} \)-де (1.58) және (1.159) реакциялар үшін жылу әсерлері сәйкесінше \( 492 \, \text{kJ/mol} \) және \( 686 \, \text{kJ/mol} \). Бөлінетін жылу процесті сырттан жылу бермей жүргізуге мүмкіндік береді.
Төменгі тотықсыздандыру температурасының шегі \( \small \text{MgCl}_2 \) (714 ℃) балқу температурасымен шектеледі, ал жоғарғы шегі 975 ℃. Осы температурадан жоғары титан темірмен белсенді әрекеттеседі.
Іс жүзінде процесс 800-900 ℃ температурада жүзеге асырылады. Температура титан тетрахлоридінің берілу жылдамдығымен автоматты түрде реттеледі. Құрылғының өнімділігін арттыру үшін реактордың сыртқы қабырғаларын суық ауамен салқындатып, артық жылудың бір бөлігі шығарылады \( (52 \text{ сурет}) \).
Жоғарыда айтылғандай, (1.158) және (1.159) реакциялары жалпы болып табылады. Шындығында, тотықсыздану төменгі титан хлоридтерінің түзілуінің аралық кезеңдері арқылы жүреді. Ықтималдылығы жоғары бірінші кезең - \( \small \text{TiCl}_4 \) буларын магниймен \( \small \text{TiCl}_2 \)-ге дейін тотықсыздандыру, өйткені тек бастапқы реагенттің екі молекуласының соқтығысуын қажет етеді:
\[
\small \text{TiCl}_4 \, (\text{бу}) + \text{Mg} \, (\text{бу}) = \text{TiCl}_2 \, (\text{с}) + \text{MgCl}_2 \, (\text{с}) \quad (1.160)
\]
кейін:
\[
\small \text{TiCl}_2 \, (\text{с}) + \text{Mg} \, (\text{с}) = \text{Ti} \, (\text{қ}) + \text{MgCl}_2 \, (\text{с}) \quad (1.161)
\]
Төменгі хлоридтердің түзілуі қайталама реакциялар нәтижесінде де тууы мүмкін, мысалы:
\[
\small \text{TiCl}_4 \, (\text{бу}) + \text{Ti} \, (\text{қ}) = 2 \, \text{TiCl}_2 \, (\text{с}) \quad (1.162)
\]
Бір қарағанда, құрылғыдағы артық магниймен тотықсыздандыру кедергісіз жүруі мүмкін, өйткені процестің температурасында (800-900 ℃) фазалар тығыздығы бойынша бөлінуі керек: жоғарғы қабат - сұйық магний (\(\small \text{Mg}\), тығыздығы 1,47 г/см³), төмен - \(\small \text{MgCl}_2\) (тығыздығы 1,67 г/см³) және аппараттың табанында - ауыр бөлшектер, яғни титан губкасының өсіндісі (тығыздығы 4,5 г/см³). Сонымен қатар, осы тотықсыздандыру процесі барысында сұйық магний айнасы \(\small \text{TiCl}_4\)-пен әрекеттесуге ашық болар еді.
Өнеркәсіптік реактордағы титан губкасының блогын тотықсыздандыру мен қалыптастырудың нақты механизмі күрделірек. Реактордың температуралық өрісін зерттеу - алғашқы тотықсыздандыру кезеңінде (магнийдің шамамен 40% - ы жұмсалғанға дейін) реактор орталығындағы температура 1100-1350 ℃-қа жететінін көрсетті. Мұндай температурада магний қарқынды буланып, оның \(\small \text{TiCl}_4\)-пен әрекеттесуі негізінен бу фазасында жүреді. Алынған \(\small \text{TiCl}_2\) (\(\small \text{MgCl}_2\) бірге) балқыманың бетінде конденсацияланады және бөлшектері реактордың түбіне батып, кеуекті масса (губка) түзетін металға дейін тотықсызданады. Титан дихлориді мен \(\small \text{MgCl}_2\) реактордың салқындатылған қабырғаларында да конденсацияланып, балқыманың бетіне ағылады.
Кеуектің бір бөлігі балқыманың үстіндегі реактордың қабырғаларында жиналады (гарниссаж). Кеуектің гарниссажды бөлігі магнийді саңылаулар арқылы капиллярлы көтеру және конденсацияланған төменгі титан хлоридтерін тотықсыздандыру арқылы өседі. Тотықсыздандыру кезінде реакторда сұйық \(\small \text{MgCl}_2\) жиналады (тұтынылған магнийдің 1 литріне 3,68 л \(\small \text{MgCl}_2\) түзіледі). Қож деңгейі біртіндеп көтеріліп, кеуек деңгейінен жоғары болады, бұл процесті күрт баяулатады. Кеуектің бетін тазарту және реактордың жұмыс көлемін толық пайдалану үшін магний хлориді периодты түрде төменгі ағызу құбыры арқылы шығарылады (1.64-суретті қараңыз).
Кеуек реакторының толуына байланысты, тотықсыздандыру негізінен магнийдің губка саңылаулары арқылы оның бетіне капиллярлық көтерілуіне байланысты жүреді және губка орталық бөлікте тез ұлғаяды, өйткені орталықта \(\small \text{TiCl}_4\) концентрациясы және температура жоғары болады. Соңғы кезеңде (50-60% магнийді қолданғаннан кейін) магнийдің көп бөлігі титан хлоридтерімен жанасуы қиын кеуектерінде болады. Процесс баяулайды, сондықтан \(\small \text{TiCl}_4\) беруді тоқтатады, реактор 900 ℃ температурада ұсталады (төменгі хлоридтерді тотықсыздандыруды аяқтау үшін пешті қыздыру). Тотықсыздандыру процесінде түзілген \(\small \text{MgCl}_2\) жалпы мөлшерінің 75-80 % - ы ағызылады және электролизге жіберіледі.
Өнеркәсіптік тәжірибеде тотықсыздандыру бір циклде 2,0-ден 4,7 тоннаға дейін титан кеуегін алуға арналған, 12Х18Н9Т ыстыққа төзімді болаттан жасалған реакторларда (реторттарда) жүргізіледі. Реторттардың диаметрі 1-ден 2 м - ге дейін, биіктігі 2-ден 3 м-ге дейін өзгереді. Реактордың қақпағы ретортқа көмілген (~300 мм тереңдікте), бұл жоғарғы бөлігінде төменгі хлоридтердің конденсациялануы мүмкін суық аймақтың түзілуін болдыртпайды. Тотықсыздандыру процесінде реактор қабырғаларының температурасы, титан тетрахлоридінің шығыны және аппараттағы қысым бақыланады және реттеледі.
{media64}
1.64-сурет. TiCl4-ті магниймен тотықсыздандыру аппараты

Температура датчиктерінің сигналдары бойынша автоматты жүйе \(\small \text{TiCl}_4\) ағынын және желдеткіш қондырғыдан салқындатқыш ауаны пештің қажетті аймақтарына жеткізуді байланыстырады.
Процесс аяқталғаннан кейін реактор пештен шығарылады және арнайы стендте сумен 25-40 °C дейін салқындатылады. Вакуумды бөлу, кеуекті іріктеу және өңдеу. Тотықсыздандыру өнімі - реакционды массасы, оның құрамында 55-69% \(\small \text{Ti}\), 25-35% \(\small \text{Mg}\), 9-12% \(\small \text{MgCl}_2\) болады. Магний мен \(\small \text{MgCl}_2\)-ді титан кеуегінен бөлу үшін вакуумдық дистилляция қолданылады, ол 850-950 ℃ температурада магний мен \(\small \text{MgCl}_2\) жоғары бу қысымына негізделген:

Температура, ℃7008009001000
Бу қысымы, кПа
Магнийдің 0,73,3410,733,4
MgCl2-0,291,0710,7

Титан кеуегі вакуумда ұзақ уақыт қызған кезде магний хлориді мен магний буланып, сумен салқындатылған конденсатордың бетіне тұнбаға түседі.

{media65}
1.65-сурет. Айналмалы реторта мен магний тығыны бар кеуекті вакуумдық бөлу қондырғысы

Отандық зауыттарда дистилляция реактивті массаны түсірмей тотықсыздандыру ретортында жүзеге асырылады, ал айнамалы реторт конденсатор ретінде қолданылады, яғни кеуектен тазартылған бос тотықсыздандыру реакторы (1.65-сурет).
Бөлу аяқталғаннан кейін реторта конденсаторы бөлініп, келесі тотықсыздандыру циклінде реактор ретінде қолданылады. 1.65-суретте көрсетілгендей, айналым ретортасын монтаждау алдында тотықсыздандыру реакторының орталық келте құбырына магнийлі бітеуіш орнатылады, ол реакторды қыздыру процесінде 650 ℃ жеткенде ериді. Атмосфералық қысымның әсерінен 900-1000 ℃ дейін қыздырылған қабырғалардың ішіне басылуын болдырмас үшін, пештің қаптамасы герметикалық түрде жасалады және онда шамамен 1,3 - 2 кПа "контрвакуум" сақталады. Ішіндегі реторттар дистилляция процесінің соңына қарай айналмалы және бу-май бустерлі сорғылардан (БН-2000 типі) тұратын жүйемен 0,013 Па қалдық қысымын сақтайды.
Бөлудің жалпы ұзақтығы 2 тонна кеуектің циклдік жүктемесі бар аппарат үшін 50-60 сағатқа жетеді, бұл операциядағы электр энергиясының шығыны титанды 6000-8000 кВт·сағ/т құрайды.
1.66-суретте өндірістік жағдайда тотықсыздандыру және бөлу аппараттарын орнату құрылымы көрсетілген.

{media66}
1.66-сурет. Өндірістік жағдайда тотықсыздандыру және бөлу аппараттарын орнату құрылымы

Дистилляция аяқталғаннан кейін құрылғы аргонмен толтырылады, суытылады және кеуегі бар реактор кеуекті қайта өңдеу бөліміне түседі. Реактордың қабырғаларына жабысқан кеуекті пневматикалық қашаулармен бөлінеді, содан кейін блок алынады. Бұл операция ұзақ уақытты қажет етеді. Блокты престе сығудың жетілдірілген процесі жасалынған. Кеуек блогының гарнисажды және негізгі бөліктері, біріншісының құрамындағы қоспаларға байланысты, тауарлық партияларға бөлек жинақталады. Блок престің астында үлкен бөліктерге ұсақталады, кейін орташа ұсақтарды алу үшін тісті және дискілі ұсақтағыш қолданады. Ұсақталған кеуек тауарлық фракцияларға бөлінеді (мысалы, 12-70 мм, 5-12 мм). Тасымалдау лентасындағы визуалды ақаудан кейін олар партияларға біріктіріледі.
Титан өндірісіндегі ТГ-100 бірінші сұрыпты титан құбырының сапасы мынадай қоспалардың рұқсат етілген ең жоғары мөлшерімен сипатталады, %: \(\small \text{Cl} \ 0,08\); \(\small \text{Fe} \ 0,07\); \(\small \text{Н} \ 0,02\); \(\small \text{С} \ 0,03\); \(\small \text{Si} \ 0,04\); \(\small \text{O} \ 0,04\); балқытылған үлгінің Бринелль бойынша қаттылығы ≤ 1000 МПа.
Титан тетрахлоридінің натриймен тотықсыздануы
Кейбір шетелдік титан зауыттары магнийге қарағанда келесі артықшылықтары бар натрийді тотықсыздандырғыш ретінде пайдаланады:
1. Төмен балқу температурасына байланысты (98 ℃) натрийді құбырлар арқылы тасымалдау және \(\small \text{TiCl}_4\) -пен бірге бір уақытта реакторға беру оңай. Натрий оксидті пленкалардан және бірқатар қоспалардан метал торлар арқылы қарапайым сүзу арқылы тазартылады.
2. Титан хлоридінің натриймен тотықсыздану реакциясы \(\small \text{NaCl}\) балқымасында аяқталады, онда төменгі титан хлоридтері де, натрий де ериді. Бұл процесті артық тотықсыздандырғышсыз және \(\small \text{NaCl}\) ағызусыз жүргізуге мүмкіндік береді.
3. Алынған натрий хлориді, \(\small \text{MgCl}_2\)-мен салыстырғанда, гидролизденбейді. Бұл жағдай, сонымен қоса реакционды массадағы натрий металының шамалы мөлшері - қожды титаннан бөлу үшін күрделі және энергияны қажет ететін вакуумды бөлудің орнына қарапайым сумен шаймалауды қолдануға мүмкіндік береді.
4. Алынған титан ұнтағы қорытпаларды өндіру үшін титан губкасына қарағанда ыңғайлы, өйткені ол қорытпалардың біртектілігін қамтамасыз ететін легірлеуші қоспалармен оңай араласады.
Натрийдің тотықсыздануының жалпы реакциясы:
\[\small \text{TiCl}_4 \text{ (газ)} + 4 \text{Na (с)} = \text{Ti (қ)} + 4 \text{NaCl (с)} \quad (1.163)\]
ол жылудың үлкен бөлінуімен бірге жүреді: 1200 К-ге де ∆Н° = -755 кДж.
Магнийдің тотықсыздануы сияқты, натрийдің тотықсыздануы төменгі хлоридтердің түзілуінің аралық кезеңдері арқылы жүреді – \(\small \text{TiCl}_2\), \(\small \text{TiCl}_3\), олар натрий хлоридінде ериді және балқымада еріген натриймен тотықсызданады. Натрийдің \(\small \text{NaCl}\)-де 890 ℃-та ерігіштігі 3,88% құрайды.
Тотықсыздану бір немесе екі кезеңде жүзеге асырылады, бірақ бір сатылы процесс жиі кездеседі. Тотықсыздану тот баспайтын болаттан жасалған құрылғыларда жүзеге асырылады, мұнда өлшеуіш цистерналардан титан тетрахлориді мен сұйық натрий стехиометрияға жақын қатынаста беріледі (яғни 1 кг \(\small \text{Na}\) -ға 2,06 кг \(\small \text{TiCl}_4\)). Натрий 98 ℃ температурада ериді, оны реакторға 120-150 ℃ температурада береді. Процесс аргон атмосферасында, реактордағы температураны 850-880 ℃ ұстау арқылы жүреді. Артық жылу ретортты ауамен үрлеу арқылы шығарылады.
Бірінші кезеңде тотықсыздану көбінесе газ фазасында жүреді, жұқа дисперсті титан мен төменгі титан хлоридтері түзіледі. Соңғысы балқымада еріген натриймен тотықсызданып, реторттың түбіне қонатын титан кристалдарын түзеді. Төменгі хлоридтерді толық тотықсыздандыру және процестің соңында металл бөлшектерін үлкейту үшін пешті қосып, 950-1000 ℃ температурада 4-6 сағат бойы ретортта ұстайды. Салқындағаннан кейін реакция массасы (17% \(\small \text{Ti}\), 83% \(\small \text{NaCl}\) және натрийдің шамалы қоспасы) станоктағы реторттан арнайы фрезалары арқылы кесіледі. Балғамен ұсақтағышта ұсақталған масса тұз қышқылымен қышқылданған сумен (1% - ға дейін) араластырғыштары бар, болат гуммирленген ыдыстарда ~30 минут бойы шайылады. Содан кейін центрифугадан титан ұнтағын бөледі. Жуылған ұнтақ вакуумды кептіргіште 6,5 кПа қысыммен кептіріледі.
Аштабюль қаласындағы (АҚШ) зауытта қолданылатын диаметрі 1,5 м, биіктігі 4,3 м реакторда сипатталған режим бойынша бір циклде шамамен 1 тонна титан алынады.
Титан ұнтақтарының дәндерінің кең жиынтығы бар: +2,4 - тен -0,07 мм-ге дейін. Негізгі фракция 0,2-2,4 мм. Ұнтақтағы қоспалардың шамамен мөлшері, %: көміртегі 0,01-0,07; оттегі 0,04-0,15; азот 0,001-0,02; сутегі 0,005-0,019.
Қаттылық бойынша бағаланатын құймалардың сапасы тұрғысынан-магний және натриотермиялық процестер ұқсас. Екі нұсқа бойынша шикізаттың құны шамамен бірдей болады. Алайда, магний термиялық әдіс вакуумды бөлуді қолданған кезде натриетермикалыққа қарағанда жоғары энергия мен күрделі шығындарды қажет етеді. Натриотермиялық әдістің кемшіліктері: натрий хлориді ерітінділерінің үлкен көлемде жою қажеттілігін қамтиды.
Магнийді немесе натриотермиялық әдісті таңдау белгілі бір елдегі натрий мен магнийді өндіру ресурстарына, олардың құнының арақатынасына, өндірістік қуаттылығына байланысты.
Цирконий тетрахлоридінің магниймен тотықсыздануы
Цирконий тетрахлоридінің магниймен тотықсыздануы титан тетрахлоридінің тотықсыздануына ұқсас жүргізіледі. Процесс келесі реакцияға негізделген:
\[\small \text{ZrCl}_4 \text{ (бу)} + 2 \text{Mg (с)} = \text{Zr (қ)} + 2 \text{MgCl}_2 \text{ (с)}, \, \Delta H^\circ_{1150 \, \text{К}} = -328 \, \text{кДж} \quad (1.164)\]
Шығарылатын жылу процесс температурасын, құрылғыға \(\small \text{ZrCl}_4\) беру жылдамдығымен реттелетін, 780-920 ℃ температурада ұстау үшін жеткілікті.
Магнийдің \(\small \text{ZrCl}_4\) тотықсыздануы \(\small \text{TiCl}_4\)-ке ұқсас (дихлоридтің бірінші сатысында түзілу арқылы жүреді).
Жоғарыда қарастырылған әдістердің бірімен алынған, бастапқы цирконий хлоридін жеке аппаратта (бөлек процесс) немесе тотықсыздандыру жүргізілетін аппаратта (бірлескен процесс) тазартады. Бөлек жүргізілетін процесс кеңінен қолданылады. Төменде Жапониядағы өндірістердің бірінде қолданылатын әдісі қарастырылған.
\(\small \text{ZrCl}_4\)-ті ұшырындылау арқылы тазарту. Техникалық цирконий хлоридінде әдетте \(\small \text{ZrOCl}_2\), \(\small \text{FeCl}_3\) (1-2% ), кейде \(\small \text{CrCl}_2\), титан мен кремнийдің ұсақ қоспалары болады.
Темір мен хромды бөлу үшін, алдын-ала 200-300 ℃ температурада темір мен хром хлоридтері сутегімен жоғары қайнау температурасы бар дихлоридтерге (\(\small \text{FeCl}_2\) 1030 ℃, \(\small \text{CrCl}_2\) 1300 ℃) дейін тотықсызданады. \(\small \text{ZrCl}_4\)-ті 500-600 ℃ температурада ұшырындылағанда, цирконий хлоридінен темір қоспалары, хром, сондай-ақ \(\small \text{ZrOCl}_2\) және т.б. бөлінеді.
1.67-суретте \(\small \text{ZrCl}_4\) ұшырындылау аппаратының сызбасы көрсетілген. Ретортқа бір-бірінің үстіне төрт хлорлы цирконий салынған қораптар орналастырылған. Құрылғының жоғарғы жағында конденсатор орнатылған. Жиналған құрылғы вакуумдалады, сутегімен толтырылады және \(\small \text{FeCl}_3\) және \(\small \text{CrCl}_3\) тотықсыздандыру үшін 300 ℃ дейін қыздырылады. Содан кейін сутегі \(\small \text{HCl}\) буларымен бірге сығылып, \(\small \text{ZrCl}_4\)-ті 600 ℃ температурада ұшырындыға өткізеді. Конденсатордағы температураны 200-300 ℃, ал қысымды 0,11-0,15 МПа ұстайды.
Аппаратқа 2-2,5 т хлорид енгізгендегі ұшырындылау ұзықтығы 100-120 сағат. Алынған хлорид құрамында %: \(\small \text{Fe}\) 0,01; \(\small \text{A1}\) 0,008; \(\small \text{Ti} < 0,003\); \(\small \text{Si}\) 0,006 болады.
Тотықсыздандыру және бөлу. Тотықсыздандыру аппараты (1.68-сурет) табанында реакциялық тигель саңылауы бар реторттан және реторттың үстіне орнатылған цирконий тетрахлориді конденсаты бар стаканнан тұрады.
Магний тигельге жүктеледі, құрылғы герметизацияланды, сығылады және аргонмен толтырылады. Содан кейін тигель бар реторт 780℃ дейін, ал хлорид конденсаты бар құрылғының жоғарғы бөлігі 300-360 ℃ дейін қызады. \(\small \text{ZrCl}_4\) булары ретортқа түседі, онда олар балқытылған магниймен әрекеттеседі.
Тотықсыздандыру аймағында реактор қабырғаларының температурасы 780-920 ℃ аралығында ұсталады. Ұзақтығы 48 сағат бір тотықсыздандыру циклі үшін, губка түрінде 0.7-0,8 тонна цирконий алынады.
Магний хлориді екі ағызу құрылғысы арқылы шығарылады: реакциялық тигельдегі балқыманың тұрақты деңгейін қамтамасыз ететін жоғарғы және хлоридті шығаруға арналған төменгі.

{media67}
1.67-сурет. Цирконий тетрахлоридін ұшырындылау арқылы тазартуға арналған аппараттың сызбасы

{media68}
1.68-сурет. ZrCl4 магнийден цирконийді тотықсыздандыру аппаратының сызбасы

Реакционды массадан магний мен \(\small \text{MgCl}_2\) айдау вакуумда 920-930 ℃ және қалдық қысымда \(1,3 \times 10^{-2} - 1,3 \times 10^{-4}\) Па жүзеге асырылады. Вакуумды бөлу ұзақтығы 50-60 сағат. Салқындағаннан кейін, жұқа оксид қабатымен жабылған, өздігінен жануға бейім цирконий кеуегін пассивациялау үшін ретортаға ауа жіберіледі.
Блоктың көп бөлігі (шамамен 70%) тығыз, таза металлдан тұрады. Блок тигельден аргон атмосферасындағы пневматикалық пресстің көмегімен алынады, содан кейін ұсақтағышта ~6 мм дейін ұнтақталады. Цирконий кеуегіндегі қоспалардың құрамы мынадай шектерде ауытқиды, %: \(\small \text{Mg} \ 0,002 - 0,02\); \(\small \text{Cl} \ 0,001 - 0,04\); \(\small \text{O} \ 0,08 - 0,1\); \(\small \text{N} \ 0,002 - 0,004\); \(\small \text{Fe} \ 0,07 - 0,08\); \(\small \text{Al} \ 0,005 - 0,006\). Вакуумда балқытылған үлгілердің Бринелль бойынша қаттылығы \(1020 - 1300\) МПа құрайды.
1 тонна губканы өндіруге жұмсалатын электр энергиясының жалпы шығыны \(27\) мың кВт/сағ құрайды.
Калий фтороцирконатын натриймен тотықсыздандыру жоғары тазалықты талап етпейтін, цирконий ұнтақтарын (мысалы, пиротехникада немесе электровакуумдық техникада қолданылады) фторлы кешенді тұздардан тантал және ниобий ұнтақтарын алу әдісіне ұқсас, \(\small \text{K}_2\text{ZrF}_6\) натриймен тотықсыздандыру арқылы алуға болады.
Калий фтороцирконаты, цирконий хлоридімен салыстырғанда гигроскопиялық емес және ауада тұрақты. Тотықсыздану нәтижесінде пайда болған натрий мен калий фторидтері цирконийден сумен шайылады.
Реакцияның меншікті жылу әсері.

\[\small \text{K}_2\text{ZrFe}_6 + 4 \text{Na} = \text{Zr} + 4 \text{NaF} + 2 \text{KF} \quad (1.165)\]

\(\small \text{K}_2\text{ZrF}_6 + 4 \text{Na}\) қоспасының 1 кг үшін \(1110\) кДж тең. Реакцияны дамыту үшін үнемі жылу беру қажет. Тотықсыздандыру электр пешінде \(800-900\) ℃ дейін қыздырылған герметикалық болат стакандарда жүзеге асырылады. Натрий стехиометриялық мөлшерден \(120-130\%\) мөлшерінде шихтаға енгізіледі.
Салқындағаннан кейін қатты балқытылған масса пневматикалық балғамен соғылады, ұсақталады және \(\small \text{NH}_4\text{Cl}\) ерітіндісімен өңделеді (натрий қалдығын еріту), араластырғыш реакторларда сумен шайылады. Темірден тазарту үшін ұнтақты сұйылтылған \(\small \text{HCl}\) -мен өңдейді, сумен жуады және вакуумдық шкафта \(60\) ℃ температурада кептіреді. Кептіру кезінде сақ болу керек, өйткені ұнтақ өздігінен жануға бейім.
\(\small \text{TiO}_2\) және \(\small \text{ZrO}_2\) – н кальций немесе кальций гидридімен тотықсыздандыру. Кейбір мөлшерде титан мен цирконий ұсақ түйіршікті ұнтақтар түрінде титан мен цирконий диоксидтерін кальциймен немесе кальций гидридімен (\(\small \text{CaH}_2\)) \(1000-1100\) ℃ температурада тотықсыздандыру арқылы алынады. Кальций гидридімен тотықсыздандыру кальциймен термиялық тотықсыздандырудың бір түрі болып табылады, өйткені негізгі тотықсыздандырғыш сутегі атомы емес, кальций болып табылады.
Кальций гидридін \(400-600\) ℃ температурада кальцийді құрғақ сутекпен өңдеу арқылы алады. \(800\) ℃ -тан жоғары температурада кальций гидриді кальцийге және атомдық сутекке ыдырайды, ол кейін сутегі молекулаларына қайта қосылады. Кальций термиялық процесінен айырмашылығы, титан және цирконий гидридтерінің ұнтақтары (\(\small \text{TiH}_2, \text{ZrH}_2\)) кальций гидридінің тотықсыздануынан алынады. Бұл кейбір артықшылықтарды туындатады, өйткені гидридтер кальций оксидін жуу кезінде титан мен цирконий ұнтақтарына қарағанда аз тотығады.
\(\small \text{TiO}_2\) және \(\small \text{ZrO}_2\) – н кальций және кальций гидридімен тотықсыздануы келесі жалпы реакциялар арқылы жүреді:
\[
\begin{align*}
\text{MeO}_2 + 2 \text{Ca} & = \text{Me} + 2 \text{CaO} \quad (1.166), \\
\text{MeO}_2 + 2 \text{CaH}_2 & = \text{MeH}_2 + 2 \text{CaO} + \text{H}_2 \quad (1.167).
\end{align*}
\]
мұнда \(\small \text{Me}\) - титан, цирконий. Реакциялардың жылуы процестің өздігінен жүруіне жеткіліксіз. Тұрақты жылу көзі болу қажет. Титан мен цирконийдің оттегін еріту қабілетіне байланысты тотықсыздану нәтижесінде оттегі мөлшері \(0,2-0,3\%\) - дан төмен титан мен цирконий ұнтақтарын алу мүмкін емес. Өйткені оттегі мөлшері \(0,05—0,07\%\) болғанда, кальцийдің оттегіге жақындығы \(1000\) ℃ -та титан мен цирконийде еріген оттегіге тең. Оттегінің қосымша мөлшері беттік оксидті жабын түрінде ұнтақта болады.
Кальцийді тотықсыздандыру ыстыққа төзімді болаттан жасалған герметикалық аппараттарда жүзеге асырылады, онда \(\small \text{TiO}_2\) немесе \(\small \text{ZrO}_2\) брикеттелген қоспасы кальциймен (кесектер немесе чиптер түрінде) бірге жүктеледі. Дистилляциямен тазартылған және құрамында азот пен оттегі қоспалары жоқ кальцийді қолдану қажет.
Құрылғы сығылады, аргонмен толтырылады, \(1000-1100\) ℃ дейін қыздырылады және осы температурада шамамен 1 сағат бойы ұсталады. Тотықсыздандыру өнімі ұсақталады, алдымен \(\small \text{CaO}\) - нен тазарту үшін үлкен көлемде сумен шайылады, содан кейін сұйылтылған \(\small \text{HCl}\) -мен өңделеді. Кейін сумен жуылады және вакуумда \(40-50\) ℃ температурада кептіріледі. Кальций гидридін тотықсыздандыру үшін аппаратқа титан диоксиді немесе цирконий қоспасының брикеттері мен кальций гидридін жүктейді. Кальций гидриді ауа ылғалдылығының қатысуымен ыдырайды. Сондықтан ол герметикалық ыдыста сақталады, ал ұнтақтау және тегістеу аргонмен толтырылған герметикалық диірмендер мен араластырғыштарда жүзеге асырылады. Реактор кейін құрғақ сутегімен толтырылады және \(900-1000\) ℃ дейін қызады. Өнімді өңдеу жоғарыда сипатталғандай жүзеге асырылады.
Кальций немесе кальций гидридімен титан және цирконий оксидтерінен тотықсыздану арқылы алынған, титан, цирконий немесе олардың гидридтерінің ұнтақтарында \(0,1-0,4\%\) \(\small \text{O}\); \(0,03-0,15\%\) \(\small \text{N}\) болады. Басқа элементтердің қоспалары бастапқы оксидтердің тазалығына байланысты.
Ұнтақтар тұтас дайындамалар мен титан және цирконийден жасалған бұйымдарды және олардың басқа металдармен қорытпаларын алу үшін қолданылады.
Цирконийді электролиз арқылы алу
Цирконийді цирконий галогенидтерінің тұзды балқымадағы электролизі арқылы алуға болады. Ең жақсы нәтижелер \(\small \text{NaCl}\) немесе \(\small \text{KCl}\) балқымасында \(\small \text{K}_2\text{ZrF}_6\) бар электролиттермен алынды. Электролиз келесі құрамдағы ванналарда жүзеге асырылады: \(20\%\) \(\small \text{K}_2\text{ZrF}_6 +80\%\) \(\small \text{NaCl}\) немесе \(25-30\%\) \(\small \text{K}_2\text{ZrF}_6 + 70-75\%\) \(\small \text{KCl}\). Екінші электролиттің артықшылықтары бар: \(\small \text{KCl}\) ыдырау кернеуі \(\small \text{NaCl}\) -ге қарағанда жоғары, анодтық әсер жоғары ток тығыздығында пайда болады, балқу температурасы \(\small \text{NaCl}\) электролитіне қарағанда төмен, бұл \(750-800\) ℃ температурада электролиз жүргізуге мүмкіндік береді.
Шамамен катодтағы процестерді \(\small \text{ZrF}_6^{2-}\) аниондарының диссоциациясынан (катодтық кеңістікте) және келесі сатыда \(\small \text{Zr}^{4+}\) катиондарының разрядынан тұрады деп есептеуге болады:

\[\small \text{ZrF}_6^{2-} = \text{Zr}^{4+} + 6 \text{F}^- \]

\[\small \text{Zr}^{4+} + e^- \rightarrow \text{Zr}^{3+} + e^- \rightarrow \text{Zr}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Zr}^0 \quad (1.168)\]

Анодта \(\small \text{Cl}^-\) иондары разрядталады, олардың электродтық потенциалы (\(+3,39 \, \text{В}\)) тұзды балқымадағы \(\small \text{F}^-\) (\(+3,51 \, \text{В}\)) аниондарынан төмен. Тиісінше, анодтағы негізгі реакция:
\[\small 4 \text{F} + 4 \text{KCl} \, (\text{or} \, 4 \text{NaCl}) - 4 e^- = 4 \text{KF} \, (\text{or} \, 4 \text{NaF}) + 2 \text{Cl}_2 \uparrow \quad (1.169)\]
Алайда, ваннадағы анодта фторидтердің жиналуынан, \(\small \text{F}^-\) иондарының разряды жүреді. Бөлінген фтор графит анодымен әрекеттесіп, \(\small \text{CF}_4\) түзеді. Фторидтердің жиналуы баяу жүреді, өйткені фторидтің едәуір мөлшері катодты тұнба түрінде ваннадан шығарылады. Процесс \(\small 350-450 \, \text{A}/\text{дм}^2\) катодты ток тығыздығында жүреді. Катодты тұнба құрамында бөлшектердің мөлшері \(\small 50-200 \, \mu\text{m}\) болатын \(\small 30\%\) цирконий ұнтағы болады. Электролиз процесінде цирконийді гафнийден айтарлықтай тазарту байқалады, өйткені гафнийдің бөліну потенциалы цирконийден төмен.
1.69-суретте цирконий алуға арналған отандық құрылымдағы герметикалық электролизердің сызбасы көрсетілген. Ванна — су қабы бар тот баспайтын болаттан жасалған. Ішкі қабырғаларда электролиттің темірмен ластануынан қорғайтын қатқан электролиттің гарниссажы пайда болады. Ваннаға төрт графит электродтары енгізілген: электролитті қыздыру және балқытуға арналған екі анод және екі айнымалы ток электродтары. Катод — болаттан жасалған.
Металдың белгілі бір мөлшері жиналғаннан кейін тұнбалы катод шлюз арқылы аргонмен толтырылған салқындатқыш камераға шығарылады, ол ажыратылып, жаңа катоды бар камерамен бекітіледі. Кейін ол аргонмен толтырғаннан кейін электролитке түсіріледі.

{media69}
1.69-сурет. Цирконий алуға арналған герметикалық электролизер

Аргонда салқындағаннан кейін катодты тұнба шығарылады, ұсақталады және сумен өңделеді. Кейін \(10\% \, \text{HCl}\)-мен, сумен, спиртпен жуылады және вакуумда \(50-60 \, ^\circ \text{C}\) температурада кептіріледі. Ұнтақтардың тазалығы келесі шамамен құраммен сипатталады, %: \( \text{N} \, 0,003; \, \text{C} \, 0,05; \, \text{O} \, 0,06; \, \text{Fe} \, 0,013; \, \text{Ni} \, 0,07; \, \text{Ti} \, 0,002; \, \text{Mn}, \, \text{Cl} < 0,002; \, \text{CO} < 0,05; \, \text{Mg} < 0,01; \, \text{Si} < 0,05. \)
Доғалы пеште тұтынылатын электродпен балқытылғаннан кейін цирконий құймасының қаттылығы \( \text{НB} \, 1300-1400 \, \text{МПа} \) құрайды.
Үздіксіз немесе жартылай үздіксіз процесті жүзеге асыруға болатын үлкен электролизерлердің конструкциялары жасалған жағдайда, цирконийді алудың электролиттік әдісі хлоридтерден тотықсызданудың магниетермиялық әдісімен бәсекелес бола алады.
Титан мен оның негізіндегі қорытпаларды электролиттік рафинирлеу
Осы уақытқа дейін өнеркәсіптік тәжірибеде қолданылатын, басқа процестермен бәсекелесе алатын титан алудың электролиттік әдісі әзірленбеген. Титанды (мысалы, сапасыз губка, балқыту қалдықтары) және оның негізіндегі қорытпаларды электролиттік рафинирлеу міндетін шешу оңайырақ болды. Электролиттік рафинирлеу кейбір кәсіпорындарда қолданылады. Электролиттік рафинирлеу кезінде анод ретінде балқытылған электролитке батырылған, қоспалармен ластанған титан қолданылады. Электролиз процесінде титан балқымаға ауысады, содан кейін болат катодта тұнады. Электролит ретінде сілтілі металл хлоридтерінің балқымасы \( \text{NaCl} \) немесе \( \text{NaCl} + \text{KCl} \) қолданылады, мұнда еріген титан хлоридтері \( \text{TiCl}_2 \) және \( \text{TiCl}_3 \) болады. Мұндай электролит титан тетрахлоридін натриймен немесе титан жиынымен хлорид балқымасында тотықсыздандыру арқылы дайындалады.
Анодты еріту кезінде титан электролитке \( \text{Ti}^{2+} \) және \( \text{Ti}^{3+} \) иондары түрінде өтеді:
\[\small \text{Ti} - 2 e^- \rightarrow \text{Ti}^{2+} ; \, \text{Ti}^{2+} - e^- \rightarrow \text{Ti}^{3+} \quad (1.170)\]
Катодта бұл реакциялар кері бағытта жүреді. \( \text{Ti}^{2+} \) және \( \text{Ti}^{3+} \) иондарының қатынасы электролиттегі орташа тотығу дәрежесіне \( 2,2-2,3 \) сәйкес келеді; электролиттегі титанның жалпы концентрациясы \( 3-6\% \) құрайды. Электролиз \( 0,5 - 1,5 \, \text{A/cm}^2 \) токтың катодтық тығыздығында жүреді. Токтың анодтық тығыздығы катодтан \( 4-8 \) есе аз болуы керек. Электролит температурасы \( 800-850 \, ^\circ \text{C} \).
Титанның анодты еруі кезінде оттегі қоспасы анодты шламда оксидтер түрінде қалады (\( \text{TiO}_2, \, \text{Ti}_2\text{O}_3 \)). Көміртек электролит бетінде немесе анодты шламда карбид түрінде бос күйде болады. Азот нитридтің құрамында қалады немесе анодты газдармен шығарылады. Кремний \( \text{SiCl}_4 \) түрінде жойылады.
Электролиттік рафинирлеу аргон атмосферасында, сусымалы аноды бар герметикалық электролизерлерде жүзеге асырылады (1.70-сурет). \( 20-40 \, \text{мм} \) өлшемді ұсақталған жоңқа немесе бөліктер түріндегі рафинирленетін металл саңылауы бар, анод ретінде қызмет ететін болат себетке орналастырылады. Электрмен рафинирлегеннен кейін болат катодты аргонмен толтырылған камераға көтереді, оның астына шағару науасы орналастырылып, арнайы пышақпен тұнба катодтан кесіледі.
Катодты тұнбаның құрамында алтыбұрышты немесе ине тәрізді титан кристалдары бар, олардың мөлшері кейде \( 15-20 \, \text{мм} \) - ге дейін жетеді. Катодты тұнбада электролит тұздарының шамамен \( 20-30\% \) болады. Ток шығысы шамамен \( 90\% \) құрайды, электр энергиясын тұтыну \( 10-11 \, \text{kВт} \cdot \text{сағ}/\text{кг} \) тең.
Катодты тұнба ұсақталып, сумен шайылады, барабандары мен шыбықтары титаннан жасалған, шойынды диірмендерінде қосымша дымқыл ұнтақталады. Ылғал іріктеуден кейін ұнтақтар \( 80 \, ^\circ \text{C} \) температурада вакуумда кептіріледі. Легирленбеген титан губкасының қалдықтарынан алынған титан ұнтақтары стандартты губканың құрамына сәйкес келеді. Титан негізіндегі қорытпаларды электрмен рафинирлеу қиын міндет. Қорытпаларды легирленбеген титан қалдықтарын тазартудың бірдей параметрлерде рафинирлейді.

{media70}
1.70-сурет. Үйінді сорғысы бар электролизер

Төменде хлоридті балқымадағы (\(\small \text{NaCl} + \text{KCl}\)) күміс электродқа қатысты титан мен негізгі легірлеуші металдардың стандартты потенциалдарының мәндері келтірілген иондардың белсенділігі 850℃ шамасында болады, В: \(\small \text{Mn}/\text{Mn}^{2+} = -1,41\); \(\small \text{Zr}/\text{Zr}^{2+} = -1,36\); \(\small \text{Ti}/\text{Ti}^{2+} = -1,36\); \(\small \text{Al}/\text{Al}^{3+} = -1,24\); \(\small \text{V}/\text{V}^{2+} = -1,08\); \(\small \text{Cr}/\text{Cr}^{3+} = -0,97\); \(\small \text{Fe}/\text{Fe}^{2+} = -0,88\); \(\small \text{Mo}/\text{Mo}^{3+} = -0,65\).
Бұл деректер титанды қарастырылып отырған металдардан (марганец пен цирконийді санамағанда) қайтымды жағдайларда бөлу мүмкіндігін көрсетеді. Алайда, тазарту дәрежесіне анодты шлам қабатының пайда болуына байланысты айтарлықтай анодты поляризация әсер етеді. Нәтижесінде катодқа анодты шығарудың белгілі бір дәрежесінде алюминий, хром және ванадий қоспалары тұнбаға түсе бастайды. Темір, никель, қалайы, молибден, кремний, азот, оттегі және көміртегі қоспалары жақсы бөлінеді. Алюминий, ванадий, хром қоспаларын толық бөлу қайта тазартудан кейін мүмкін болады.
Титанды және оның негізіндегі қорытпаларды электролиттік тазарту нәтижесінде алынған титан ұнтақтары негізінен титан ұнтақ металлургиясында қолданылады.
Титан мен цирконийді тазартудың йодидті әдісі
Ең таза иілгіш титан және цирконийді 1925 жылы Ван-Аркель және де Бур алған. Олар әзірлеген әдіс жоғары температураға дейін қыздырылған (1300 - 1500 ℃) бетте (мысалы, алынған металдардан жасалған қыздыру сымы), \(\small \text{TiI}_4\) және \(\small \text{ZrI}_4\) газ тәрізді йодидтердің термиялық диссоциациясына негізделген. Қазіргі уақытта бұл әдіс жоғары тазалықтағы титан, цирконий және гафнийдің шектеулі өндірісі үшін қолданылады.
Төменде бұл әдіс титан мысалында толығырақ қарастырылады. Титанды йодидті рафинирлеу процесі келесі схемамен ұсынылуы мүмкін:
\[
\underset{\text{(бастапқы)}}{\overset{\text{100-200 } ^\circ \text{C}}{Ti + 2 I_2 \text{ (бу)} \rightarrow TiI_4 \text{ (бу)}}} \rightarrow{\text{1300-1500 } ^\circ \text{C}} Ti + 2 I_2 \text{ (бу)} \underset{\text{(таза)}}{}
\]
Титан йодпен төмен температурада (100-200 ℃) әрекеттеседі. \(\small \text{TiI}_4\) газы сымның бетінде 1300-1500 ℃-қа дейін қызып, тұнба түзеді. Бұл жағдайда босатылатын йод төмен температурада аппараттағы бастапқы тазартылатын титанмен қайтадан әрекеттеседі.
Титанды (\(\small \text{цирконийді}\) де) иодидті тазарту кезінде оттегі, азот және көміртегі қоспаларынан рафинирлеу оксидтердің, нитридтердің және карбидтердің йодпен әрекеттеспейтіндігімен түсіндіріледі. Сондай-ақ, ұшқыш йод қосылыстарын түзбейтін металл қоспаларының көпшілігінен тазартуға болады. Суретте титанды йодидті тазартуға арналған өнеркәсіптік аппараттың сызбасы келтірілген. Құрылғының корпусы хромоникель қорытпасынан (80% Ni, 20% Cr) жасалған, йод және титан мен цирконий йодидтерінің әсеріне төзімді.
Ірі түйіршікті ұнтақ немесе титан жоңқасын құрылғының ішкі қабырғалары бойымен, молибден торынан қабырғаға орнатылған цилиндрлік экраннан пайда болатын, сақиналы саңылауға орналастырылады. Құрылғының ортасында U-тәрізді ілмектер түрінде титан сымы (диаметрі 3-4 мм) созылған, оның жалпы ұзындығы 11 м. Сымның ұштары молибден кірістеріне қосылған. Құрылғының қақпағында шыныдан жасалған йодды ампуланы орналастыруға арналған орын бар. Реторт термостатта орнатылады, бұл тазартылған титан орналасқан қабырғаларда температураны 100-200 ℃ аралығында ұстауға мүмкіндік береді.
Бастапқыда реактор \(1,3 \times 10^{-2} - 1,3 \times 10^{-3}\) Па қысымға дейін айдалынады, содан кейін йод енгізіледі (дәнекерлеу кезінде тартылған ампула басын сындыру арқылы) және жіпке электр тогы беріледі. Іс жүзінде йод жүктелетін титан массасына шаққанда 7-10%-ы енгізіледі.
{media71}
1.71-сурет. Йодидтердің термиялық диссоциациялану тәсілі бойынша титан мен цирконийді тазартуға арналған аппарат

Міне, берілген текстегі формулалар MathJax тегтерімен жазылған:
Құрылғы бір циклда 24 кг тазартылған титан немесе тәулігіне шамамен 10 кг таза өнім алуға арналған. Титанның тұндыру жылдамдығы титан йодидінің жіп бетіне тасымалдану сатысымен анықталады. Процестің оңтайлы режимдерінде (реактор қабырғаларының температурасы 140-200 ℃, жіптің температурасы 1300-1400 ℃) шыбықтың диаметрі күніне шамамен 10-20 мм артады.
Жіп температурасының тұрақтылығын сақтау үшін оның диаметрі ұлғайған сайын ток күші мен кернеуді реттеп отыру керек, осы кезде созылатын шыбықтың бетінің бірлігінен шығарылатын қуаттың мөлшері тұрақты болады. Ол үшін келесі қатынасты сақтау керек: \(I E^3 = K = \text{const}; \quad K = 4 \pi \rho C^2 L^3,\) мұндағы \(I\) — ток күші; \(E\) — кернеу; \(\rho\) — меншікті кедергі; \(C\) — шыбықтың температурасында титан шығаратын қуат; \(L\) — жіптің ұзындығы.
Есептелген \(K\) мәні бойынша ток күшінің кернеуге тәуелділігі (вольтампер қисығы) құрылады және осы арқылы процесс жүреді.
Цирконийді йодидті тазарту процесі титан үшін сипатталғандай жүзеге асырылады, айырмашылығы - цирконийдің оңтайлы температурасы жоғары (250-300 ℃).
Тазарту нәтижесінде диаметрі 25-40 мм титан мен цирконийдің тығыз шыбықтары алынады. Рафинирленген металдардағы қоспалардың мөлшері хлоридтердің магниетермиялық тотықсыздануымен алынған металдарға қарағанда 1-2 ретке төмен. Металдардың құрамында %: \(O\) \(0,003-0,005\) ; \(N\) \(0,001-0,004\); \(C\) \(0,01-0,03\) болады. Металл қоспаларының көп бөлігі пайыздың жүзден мыңнан бір бөлігіне дейін болады.

Алдыңғы тарау: 4.5 Цирконий мен гафнийдің химиялық қосылыстарын өндіру Келесі тарау: 4.7 Тұтас металдық титан және цирконий өндірісі