1 Новый процесс получения высокочистого титана разрабатывается в Университете науки и технологии Пекина (Universiy Science Technology Beijing USTB- process ). В основе процесса по электрорафинированирование твердого раствора оксикарбида титана. Схема USTB-процесса показана на рис. 1. Известно, что высокочистый титан можно получить на катоде методом электрорафинирования при использовании расходуемого анода из карбида титана (TiC). При проведении исследований углерод, выделяющийся из материала анода, загрязнял электролит в ходе процесса электролиза. В USTB- процессе проведены исследования, направленные на удаление остаточного углерода за счет добавления оксидного компонента в материал анода.

2 Рис.1 – Схема USTB-процесса

3 Оксикарбид титана TiC 0,5 O 0,5, имеющий высокую проводимость, можно использовать в качестве материала анода, похожие аноды применяют в алюминиевом электролизе при получении алюминия. При использовании TiC 0,5 O 0,5 в качестве материала анода в солевом расплаве, выделяется CO, а катионы титана, остающиеся на аноде, диффундируют на катод, и осаждаются в виде металлического титана с низким содержанием кислорода. Монооксид титана (TiO) и TiC образуют ряд твердых растворов TiC x O 1-х, где х может находиться в широком диапазоне от 0 ~ 1. Установлено, что твердые растворы титана в виде оксикарбида TiC x O 1-х имеют металлический тип проводимости. Поэтому для проведения электролиза титана в качестве материала анода можно использовать такие твердые растворы. Выполнены исследования для выяснения механизма электрохимического растворения TiC x O 1-х.

4 При проведении электролиза, содержание CO, CO 2, O 2 контролировали в режиме реального времени. Концентрацию катионов титана, выделяющихся в расплав в ходе растворения анода из оксикарбида титана (TiC x O 1-х ), анализировали вольтамперометрическим методом. TiC x O 1–x подготавливали методом карботермического восстановления по реакции: TiO 2 + (1+ 2x)C = TiC x O 1–x + (1+ x)CO.(1) Реагенты перемешивали в стехиометрическом соотношении при комнатной температуре, а затем смесь прессовали в гранулы размером 3-10 мм. Эти гранулы спекали в течение 4-х часов при температуре °С в вакууме.

5 Структуру образующегося оксикарбида титана исследовали рентгеновским дифракционным методом (РФА), а также измеряли его электропроводность. Гранулы имели достаточную механическую прочность, чтобы в дальнейшем в материале анода можно было нарезать резьбу. Для подачи на анод из TiC x O 1-х напряжения использован стержень из нержавеющей стали. Положение анода контролировали, чтобы в электролите находился только TiC x O 1-х. В качестве электролита использовали 50 % мас. смесь хлоридных солей NaCl-KCl химической чистоты. Соли предварительно высушивали в тигле из Al 2 O 3 (глинозем) в вакууме при 300 °C для удаления влаги. Все исследования проводили в закрытом сосуде в среде сухого аргона при 750 °C.

6 На электроды электролизера подавали постоянный ток от выпрямителя. Силу тока изменяли в пределах А. В качестве катода использовали графитовый стержень диаметром 6 см. В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный электрод, в котором серебряная проволока (диаметром 1 мм), покрытая слоем AgCl, находилась в расплаве хлоридных солей NaCl-KCl. Корпус электрода изготовлен в виде трубки из муллита (Al 2 O 3 ·3SiO 2 ). Электрод калибровали по выделению газообразного Cl 2, записывая изменение потенциала в системе Cl 2 /Cl –. При проведении электролиза в качестве анода использовали твердый проводящий раствор TiC x O 1-х.

7

8

9

10

11