lekkie i rzadkie do egzaminu.doc

(252 KB) Pobierz
Ćw

Ćw 1. Otrzymywanie Se i Te z pyłów pochodzących z przerobu szlamów anodowych:

Własności chemiczne, fizyczne, odmiany alotropowe Se i Te. Rudy, minerały, surowce wtórne i odpady. Zastosowanie Se i Te i ich związków. Przerób szlamów anodowych. Odzysk Se i Te z gazów i pyłów pochodzących z przerobu szlamów anodowych. Otrzymywanie Te metalicznego.

 

Ćw 2. Przeróbka rud wolframu:

Temperatura topnienia i wrzenia wolframu. Rudy, zastosowanie W. Metody otrzymywania (kwaśna, alkaliczna, stapianie z solami, chlorowanie). Otrzymywanie W z WO3 za pomocą redukcji H2, C oraz poprzez elektrolizę.

 

Ćw 3. Prażenie molibdenitu:

Temperatura topnienia i wrzenia molibdenu. Rudy, zastosowanie Mo. Przeróbka rud molibdenowych. Otrzymywanie molibdenu metalicznego.

 

Ćw 4. Otrzymywanie tytanu metodą Krolla:

Temperatura topnienia i wrzenia tytanu. Minerały, zastosowanie Ti. Metody otrzymywania Ti (kwaśna, alkaliczna, chlorowanie, Krolla).

 

Ćw. Otrzymywanie tytanu metodą Krolla:

Temperatura topnienia i wrzenia tytanu:

              Temperatura topnienia – 1669oC

              Temperatura wrzenia – 3330oC

Minerały:

              Największe znaczenie praktyczne spośród tlenków tytanu posiada dwutlenek tytanu TiO2.

W przyrodzie występuje on w postaci trzech odmian krystalicznych noszących jako minerały nazwy: anataz, brukit, rutyl.

              Anataz – ma kryształy tetragonalne, ciężar właściwy 3,82 – 3,95 g/cm3, zabarwiony wskutek domieszek Fe2O3 na kolor brunatny do czarnego.

              Brukit – krystalizuje w układzie rombowym, kolor żółty, czerwony, brązowy lub czarny. Ciężar właściwy 4 g/cm3.

              Rutyl – kryształy tetragonalne, ciężar właściwy 4,18 – 4,25 g/cm3, kryształy mogą posiadać bardzo zróżnicowane ubarwienie pochodzące od domieszek, od żółtej do czarnej, rzadko zielone lub niebieskie. Temperatura topnienia 1850C. Znacznie częściej spotykany w porównaniu z anatazem i brukiem.

Tytaniany:

              Ilumenit (FeTiO3 = FeO*TiO2) – układ heksagonalny, ciężar właściwy 4,5 – 5,0 g/cm3, Z powodu swej izomorficzności z Fe2O3 zawierać może znacznie mniej TiO2, niż wynikałoby to ze stechiometrii.

              Perovskit (CaTiO3 = CaO*TiO2) – tworzy kryształy pseudoregularne o barwie żółtej, żółtawo – czarne, pomarańczowej do czarnej, ciężar właściwy 4 g/cm3

Właściwości tytanu:

              - b. plastyczny

              - wytrzymałość tytanu i jego stopów jest zbliżona do stali jakościowej

              - zachowanie wytrzymałości w temp. 400-500 oC

Zastosowanie tytanu:

              - silniki;

              - elektronika próżniowa;

              - narzędzia lekarskie;

              - urządzenia w przemyśle chemicznym;

              - stale wysokojakościowe;

              - węgliki tytanu – narzędzia skrawające;

              - przemysł morski;

              - piece wielkiej częstotliwości (duża wartość stałej dielektrycznej);

Metoda kwaśna:

 



Wsad – głównie ilumenit (FeO.TiO2)

Rozpuszczanie – kwas (80-98%) początkowa temp. 50-70 oC, potem egzotermiczne tworzenie siarczanów i temp. rośnie do 120-130 oC.

Redukcja rozpuszczania

FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2 + FeSO4 + 3H2O

Redukcja Fe

Fe2(SO4)3 = FeSO4

Rozcieńczanie wodą

FeSO4 + 3H2O = 3Fe(OH) + H2SO4

Hydroliza

Ti(SO4)2 + 3H2O = TiO.SO4 + H2SO4

Prażenie

TiO.SO4 = TiO2 + SO2 + 1/2O2

TiO2 – czystość 99 – 99,5%

 

Metoda alkaliczna:



Wsad – koncentrat rutylowy

Można też stapiać z NaHSO4 lub Na2SO4 + C

Na2O.TiO2 + 2H2SO4 = TiO.SO4 + Na2SO4 + 2H2O

Gdy HCl

Na2O.TiO2 + HCl = NaCl + H2O + TiO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Metoda chlorowania:



Wsad – rutyl lub żużel tytanowy

TiO2 + 2Cl2 = TiCl4 + O2 – bardzo mała szybkość reakcji:

K(w 1000K)=(pTiCl4*pO2)/pCl22 = 2,24*10-7

Dopiero dodatek węgla przyspiesza reakcję

1.       TiO2 + 2CO + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO2 + (CO, COCl2)

2.       CO2 + C = 2CO

Reakcja sumaryczna:

              TiO2 + C + 2Cl2 = TiCl4 + CO2

              K(1000K) = 1014

W 600C pojawia się fosgen, gaz trujący

CO + Cl = COCl

2Ti3O5 + 2Cl2 = TiCl4 + 5TiO2

2Ti2O3 + 2Cl2 = TiCl4 + 3TiO2

2TiO + 2Cl2 = TiCl4 + TiO2

Przepuszczanie nad rozgrzanymi wiórami Cu

FeCl3 + Cu = FeCl2 + CuCl

VCl4 + Cu = VCl2 + CuCl

FeCl2, VCl2 – nielotne w czasie procesu rektyfikacji Tw > 1000 oC

Skład technicznego TiCl4

Si – 0,01-0,3%

Al – 0,01-0,1%

Fe – 0,01-0,1%

V – 0,01-0,3%

TiOCl2 – 0,04-0,5%

COCl2 – 0,005-0,15%

Cl – 0,03-0,08%

S – 0,01-0,03%

 

 

 

 

Ti metaliczny otrzymuje się metodami:

1.       Krolla – redukcja TiCl4 magnezem

2.       Redukcja TiO2 wapnem

3.       Redukcja TiCl4 sodem

4.       Elektroliza w solach stopionych

Ad 1.

              TiCl4(g) + 2Mg(c) = Ti(s) + 2MgCl2(c)

Temp procesu 800-950 oC gdyż w wyższej temperaturze tworzy się stop Fe-Ti

Otrzymuje się gąbkę tytanową zanieczyszczoną Mg (10-20%) oraz MgCl2 (20-30%), z tego względu poddaje się ją oczyszczaniu

1.       Metoda ługowa II etapy

a)       1% HCl – rozpuszczanie MgCl2

b)       10% HCl – rozpuszczanie Mg

Mg + HCl = MgCl2 + H2

2.       Metoda destylacji próżniowej                                           Temp – 925C, p = 10-3 mmHg

Ad 2.

              TiO2 + 2Ca(c) = Ti + CaO                             T = 1000-1100 oC, czas 1h

              Tytan w formie proszku >10μm, CaO wypłukuje się wodą i alkoholem

Ad 3.

              I etap: TiCl4(g) + 2Na(c) = 2NaCl(s) + TiCl2(s)                            230oC

II etap: TiCl2(s) + 2Na(g) = 2NaCl + Ti(s) gąbka

Zużycie energii 31 [kWh/kg gąbki]

Ad 4.

              T = 800-8500C

              Gęstość prądowa – 0,5 -1,5 [A/cm2]

              Elektrolit – stopiony NaCl + roztwór TiCl4...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin