Електролиза на продукти за редукция на титанов тетрахлорид

във всякакви стопилки. При редукция обаче той може да служи като източник за получаване на по-ниски хлориди, които вече са способни да се дисоциират в йони. На това могат да се основават методи за електролитно производство на титан.

Електролиза на продукти за редукция на титанов тетрахлорид

Установено е, че титаниевият трихлорид в разтопените соли частично се дисоциира в титаниеви (III) - и хлоридни йони. Като йонизиращи разтворители могат да се използват стопени евтектични смеси от хлориди на алкални и алкалоземни метали. Интересното е, че когато титаниевият трихлорид се разтваря в разтопена евтектична смес от литиеви и калиеви хлориди, се образува система от две течни фази, по-тежката от които съдържа 45%, а по-леката 15% титанов трихлорид. Титанов дихлорид в такива стопилки също, и в по-голяма степен, претърпява електролитна дисоциация с образуването на титаниеви (II) - и хлоридни йони. И двата нисши титаниеви хлорида могат да бъдат получени в тези стопилки чрез електролитна редукция на титанов тетрахлорид, първоначално въведен в разтвора. Механизмът на редукция на титанов тетрахлорид може да бъде, в зависимост от условията на електролиза, двоен: или директна катодна редукция:

TiCl4 + e- = TiCl3 + Cl-

или избора на алкален метал в катода, който след това редуцира титанов тетрахлорид:

TiCl4 + Na = TiCl3 + NaCl

Възстановяването както в първия, така и във втория случай може да стигне по-далеч - до титанов дихлорид.

На практика методът на електролиза на продуктите за редукция на титанов тетрахлорид с неразтворим графитен анод се използва за получаване на титанов метал. Тъй като титановият тетрахлорид е много слабо разтворим в разтопени хлориди, по време на електролиза той непрекъснато се подава в електролита, където се консумира. Процесът се извършва в електролизатори, които представляват цилиндрични кожуси от топлоустойчива стомана, в които е вградена цилиндрична зидария от графитни блокове с фалшиво дъно; тази зидария служи като анод, а металният катод е разположен по оста на цилиндъра. Клетката е запечатана и пълна с аргон.

Понастоящем електролитът се основава на смес от 50% натриев хлорид, 30% калиев хлорид и 20% натриев флуорид. Процесът се провежда при температура от 700 ° C. Титановият тетрахлорид, въведен в електролита, се редуцира на катода до по-ниски хлориди, които дифузират в електролита. В същото време титаниевите (III) - и титаниевите (II) - йони се редуцират до метал на катода: