Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы

Р нс.57. Герметичный электроли­зер для получения циркония: 1 - стальная водоохлаждаемая ванна с гарниссажной зашитой стенок; 2 - разъемный шлюз; 3 - охладительная камера; 4 -бункер; 5 - катод; 6 - графи­товые аноды; 7 - гарниссаж; 8 - камера, заполненная ар­гоном


Накопление фторидов происходит медленно, так как зна­чительное количество фторида увлекается из ванны с катод­ным осадком. Процесс ведут при катодной плотности тока 350-450 А/дм². Катодный осадок содержит около 30 % порош­ка циркония с размерами частиц 50-200 мкм. В процессе электролиза наблюдается существенная очистка циркония от гафния, так как потенциал выделения гафния ниже, чем циркония.
На рис. 57 показана схема герметичного электролизера отечественной конструкции для получения циркония. Ванна - из нержавеющей стали с водяной рубашкой. На внутренних стенках образуется гарниссаж застывшего электролита, пре­дохраняющий от загрязнения электролита железом.
В ванну введены четыре графитовых электрода: два анода и два электрода переменного тока для разогрева и расплав­ления электролита. Катод - стальной.
После отложения заданного количества металла катод с осадком извлекают через шлюз в охладительную камеру, за­полненную аргоном, которую отсоединяют и к шлюзу присое­диняют камеру с новым катодом, который после заполнения камеры аргоном опускают в электролит.
После охлаждения в аргоне катодный осадок сбивают с катода, дробят и обрабатывают водой, 10 %-ной НС1, промы­вают водой, спиртом и сушат в вакууме при 50-60 С. Чис­тота порошков характеризуется следующим примерным соста­вом, %: N 0,003; С 0,05; О 0,06; Fе 0,013; Ni 0,07; Т1 0,002; Мп, С1 < 0,002; СО < 0,05; Мg< 0,01; Si < 0,05.
После переплавки в дуговой печи с расходуемым электро­дом слиток циркония имеет твердость НВ 1300-1400 МПа.
При условии разработки конструкций больших электроли­зеров, в которых можно осуществить непрерывный или полу­непрерывный процесс, электролитический способ получения циркония может конкурировать с магниетермическим способом восстановления из хлоридов.
Электролитическое рафинирование титана и сплавов на его основе
До настоящего времени не разработан электролитический способ получения титана, который может конкурировать с другими процессами, применяемыми в промышленной практике. Легче оказалось решить задачу электролитического рафини­рования титана (например, некачественной губки, отходов плавки) и сплавов на его основе. Электролитическое рафи­нирование используется на некоторых предприятиях. При электролитическом рафинировании анодом служит загрязнен­ный примесями титан, погруженный в расплавленный электро­лит. В процессе электролиза титан переходит в расплав и затем осаждается на стальном катоде. Электролитом служит расплав хлоридов щелочных металлов (NаС1 или NаС1 + КС1), в котором растворены низшие хлориды титана (ТiС1₂ и ТiС1₃). Такой электролит приготовляют восстановлением тетрахлорида титана натрием или титановым скрапом в распла­ве хлоридов.
При анодном растворении титан переходит в электролит в виде ионов Тi²⁺ и Тi³⁺:

Тi - 2 е —> Тi²⁺; Тi ²⁺- е —> Тi ³⁺.
У катода эти реакции протекают в обратном направлении.
Соотношение ионов Тi²⁺ и Тi³⁺ соответствует средней степени окисления в электролите 2,2-2,3; суммарная кон­центрация титана в электролите 3-6 %. Электролиз ведут при катодной плотности тока 0,5-1,5 А/см². Анодная плот­ность тока должна быть в 4-8 раз меньше катодной. Темпе­ратура электролита 800-850 С.
При анодном растворении титана примесь кислорода оста­ется в анодном шламе в составе оксидов (ТiO₂, Тi₂О₃). Уг­лерод находится в свободном состоянии на поверхности эле­ктролита или в анодном шламе в виде карбида. Азот остает­ся в составе нитрида или выделяется с анодными газами. Кремний удаляется в виде SiС1₄.
Электролитическое рафинирование проводят в герметичных электролизерах с насыпным анодом в атмосфере аргона (рис. 58). Рафинируемый металл в форме дробленой стружки или ку­сочков размерами 20-40 мм помещают в дырчатую стальную корзину, служащую анодом. После электрорафинирования ста­льной катод поднимают в камеру, заполненную аргоном, под него подводят разгрузочный поддон и специальным ножом осадок срезают с катода. Катодные осадки содержат хорошо ограненные гексагональные или игольчатые кристаллы титана размером иногда до 15-20 мм. В катодном осадке примерно 20-30 % солей электролита. Выход по току составляет около 90%, расход электроэнергии 10-11 кВт • ч/кг титана. Катод­ный осадок измельчают и выщелачивают водой, дополнительно подвергают мокрому измельчению в стержневых мельницах, барабаны и стержни которых изготовлены из титана. После мокрой классификации порошки сушат в вакууме при 80 °С. Титановые порошки, полученные из отходов нелегированной титановой губки, отвечают по составу стандартной губке.