Természet és Társadalom, 1955 (114. évfolyam, 1-12. szám)
1955-01-01 / 1. szám
tartalma 2,5%. Ez a kis TiO, tartalom önmagjában természetesen nem indokolja azt, hogy a bauxitot titánércnek tekintsük mint ahogy valóságban nem is az. A bauxiit feldolgozása, s a timföld kinyerése után azonban az úgynevezett vörösiszap képződik, melynek, leglényegesebb alkotói a vasoxid és a titándioxid, valamint a gyártás folyamán szükségképpen keletkező és veszteségbe menő nátron, továbbá az ugyancsak gyártási veszteségnek tekinthető aluminiumtrioxid. Ha ebből a vörösiszapból az alumíniumoxidot és a nátriumoxidot — melynek mindegyike rendkívül értékes ipari nyersanyag — egy külön erre a célra a Fémipari Kutató Intézet által kidolgozott eljárással kitermeljük, akkor az így keletkező, ú. n. másodlagos vörösiszap már csak vasoxidot és titándioxidert tartalmaz. Ez a másodlagos vörösiszap igen magas, kb. 70%-os vasoxidtartalma miatt kitűnő minőségű vasércnek tekinthető, aminből a szokásos kohászati eljárással a vasat ki lehet termelni. A TiO, a vaskohászati eljárás során képződő salakban marad és így a salak már kereken 20—24% 'TiO-'t tartalmaz, tehát kb. annyit, amennyit a jobbminőségű ilmenitekben lehet találni. Végeredményben tehát a magyar bauxitok feldolgozása a titán kinyeréséhez is elvezethet, és ennek a három lépésből álló folyamatnak a végén egy olyan ipari hulladékcanyag keletkezik, amely komoly bázist adna a magyar titángyártáshoz. Az itt vázlatosan leírt folyamat legfőbb érdekessége, hogy ez a legnagyobb magyar ércvagyont, a bauxitot úgy hasznosítja, hogy a bauxit összes értékes alkotóelemeit, az alumíniumot, a vasat és a titánt együttesen termelné ki. Nemzetgazdasági szempontból külön figyelemreméltó az is, hogy a mai világpiaci árakat véve figyelembe, a bauxitból kitermelhető titán — jóllehet menynyisége sokkal kevesebb, mint az alumíniumé — a titán magas ára miatt kb. épp olyan termelési értéket képvisel, mint az összes kitermelhető alumínium értéke. (Ez a viszony természetesen a jövőben, amikor a titán ára az újabb és jobb gyártási eljárások révén csökkenni fog, nyilvánvalóan eltolódik, és a bauxitból termelt titán értéke kevesebb lesz, mint az alumínium értéke. A mai helyzetben azonban még mindkét anyag egyforma értéket jelent.) A fémtitán előállításának története A titánt — bár erősen szennyezett formában — először Berzeliusnak sikerült előállítani 1825-ben. A teljesen tiszta etén előállítása azonban több mint 100 éven át eredménytelen maradt mindaddig, amíg a szokásos kohászati módszerekkel kísérleteztek. Többen próbálták a TiOr-nnak szénnel, vagy hidrogénnel való redukcióját, amely azonban mind sikertelen maradt, mert a titánnak olyan nagy a vegyrokonsága az oxigénhez, hogy eddig még semmiféle eljárással sem sikerült közvetlenül TiOr-ból tiszta fém titánt készíteni. Az első eredmények csak akkor jelentkeztek, amikor a TiO, mint kiinduló anyag helyett titántetrakloriddal kísérleteztek. 1910-ben sikerült Hunternek nátriummal titántetrakloridot redukálni, de az általa előállított fém sem volt eléggé tiszta és csak meleg állapotban volt kovácsolható. Az ipari előállítás eljárását Kroll dolgozta ki. Ez litánkloridnak magnéziummal, vagy kalciummal való redukcióján alapult. Az ipari titántermelés alapja világszerte még ma is Kroll eljárása. (Az előbbiekben megadott titántermelési számadatok, néhány tizedszázaléktól eltekintve, mind Kroll-eljárással előállított titánra vonatkoznak.) A fémtitán előállítása A ma használatos ipari eljáráshoz a TiO, tartalmú kiinduló anyagokból — akár a különböző titánércekből, akár pedig a bauxitokból kitermelhető titándús salakokból — először titántetrakloridot kell előállítani. Ez lényegileg úgy történik, hogy a titándús alapanyagot kemencében 400—600 C fokon — szén jelenlétében — klóráramban hevítik, amikor is a TiO,-ból titántetrakion képződik. Az így nyert titántetraklorid azonban még erősen szennyezett és a kiindulóanyagban levő fémek kloridjait is tartalmazza. Ezeket a különböző egyéb fémkloridokat (vasklorid, sziliciumtetraklorid stb.) desztilálással lehet elkülöníteni. A tisztítás eredményeképpen kapott titántetraklorid víztiszta, a levegőn erősen füstölgő folyadék. Érdekes talán megemlíteni azt, hogy a titántetraklorid már a levegő nedvességére is oly hevesen reagál, hogy az első világháborúban — főleg a haditengerészetnél — elködösítési célokra használták. A titántetrakloridot tehát csak légmentesen elzárt edényzetben lehet tárolni és szállítani. A titántetralkloridnak fémtitánnná való redukálása az 1. ábrán bemutatott berendezésben történik. Az ábrán 1-gyel jelzett tartályból a 2-es csővezetéken és a 3-as jelű folyadékmennyiségmérőn kerészül folyik be a titán a 4-es jelű vasedénybe. A hegesztett edény (reaktor) közönséges Siemens-Martin acélból készül. Az edénynek vákuumzárónak kell lennie. Még az edény behegesztése előtt fémrragnéziumot helyeznek az edény aljára. A vasedényzet az 5-ös jelű gáz-, vagy olajtüzelésű kemencébe kerül, ahol kb. 750—800 C fokra fűtik fel. A tartályban levő levegőt még a felfűtés előtt nagyon gondosan kiszivattyúzzák és a tartályt a 6-os jelű palackból argonnal vagy héliummal töltik meg. Ennek az a célja, hogy a tartályból a levegő utolsó nyomait is eltávolítsuk és a reakció során keletkező titán oxigént, vagy nitrogént ne vehessen fel. (Az argon és hélium köztudomás szerint a semleges gázok csoportjába tartozik és így a keletkező titánnal nem reagál.) A kemence felfűtése után az 1. tartályból a titántetrakloridot ráfolgatják az időközben már megolvadt magnéziumra, ahol fémtitán és magnéziumklorid képződik. (A tartályt azért nem lehet teljesen magnéziummal megtölteni, mert a keletkező magnéziumklorid igen nagy térfogatot vesz igénybe.) A kemence lehűlése után a tartályt a kemencéből kiveszik és a benne levő titán- és magnéziumkloridkeveréket megfelelő eljárással kiemelik, majd a magnéziumkloridot kioldják, illetve kimossák, a visszamaradó titán pedig kiszárítva és megőrölve titán por alakban ál rendelkezésre. A mosás és őrlés helyett ma már néhol egy másik, a 2-ik ábrán bemutatott eljárást alkalmaznak. Ennek lényege az, hogy az egész edényzetet (A) a C-jelű kemencébe helyezik el. Az E-jelű csatlakozáson keresztül a levegőt kiszivattyúzzák és a D-fűtőtest segítségével a kemencét kb. 800 C fokra hevítik fel így a nagy olvadáspontú fémtitánról a magnéziumoxid és a