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Cette invention est relative à la production de titane métallique ductile de grande pureté à partir de tétrachlorure de titane et de titane métallique qui peut être pur ou impur, par un procédé comprenant une combi- naison remarquable d'opérations de réduction chimique et électrolytique.
Le titane métallique ductile possède un certain nombre de propri- étés désirables mais même une légère contamination par l'oxygène, l'azote, etcfait perdre au métal ces propriétés à un point inhabruel. Il en résulte que les procédés de production de titane métallique sont extrêmement criti- ques et même alors, le métal résultant est fréquemment contaminé par des impuretés
Le brevet français n 100800422 décrit un procédé de production de titane métallique de grande pureté par électrolyse de chlorures de ti- tane réduits quelle que soit la manière dont les chlorures de titane réduits sont prôduits et introduits dans le bain d'électrolyse.
Le brevet belge n 5210187 décrit un procédé perfectionné dans lequel les chlorures de titane réduits sont formés dans le bain par chloru- ration de titane métallique impur.
Bien que ces deux procédés produisent un titane métallique d'ex- cellente qualité, ils présentent tous les deux certains inconvénients qui sont supprimés par la présente invention.
Le mode d'exécution préféré du procédé suivant le brevet français n 0800422 comporte essentiellement deux opérations, par charges successives, dont la première opération consiste à ajouter approximativement deux faradays d'électricité à chaque mole de tétrachlorure de titane introduit dans le com- partiment cathodique pour réduire le tétrachlorure de titane en chlorures de titane réduits, particulièrement en bichlorure de titane. La première opération est habituellement très lente pour éviter le dépôt prématuré de titane métalliqueo
Le procédé suivant le brevet belge n 521.187 est continu et les chlorures de titane réduits sont formés dans le bain à partir de titane mé- tallique impur se trouvant principalement près de l'anode.
Il est par consé- quent nécessaire soit d'ajouter soit de former des chlorures de titane ré- duits pour démarrer l'électrolyse et les chlorures de titane réduits se ré- pandent dans tout le bain et sont soumis à une forte action de chloruration près de l'anode. Toute chloruration du bichlorure de titane en trichlorure ou tétrachlorure réduirait le rendement de la cellule, la pureté du métal résultant ou, dans les cas extrêmes, arrêterait l'opération. En outre, il est nécessaire que les ions titane soient transférés à travers tout le bain de l'anode à la cathode et par conséquent, la concentration la plus forte d'ions titane se trouve au voisinage de l'anode plutôt que de la cathode où le métal est déposé.
Le transfert des ions titane à travers le bain aug- mente la possibilité de contamination par des impuretés chimiques ou méca- niques. o
La présente invention donne de meilleurs résultats que les deux procédés décrits dans le brevet français n 100800422 et dans le brevet belge n 52101870
On a trouvé que les chlorures de titane réduits solubles à partir desquels le titane métallique se dépose sur la cathode peuvent être effec- tivement formés par voie chimique au voisinage de la cathode de manière que les ions titane aient une distance plus courte à se déplacer et qu'une concentration plus élevée en chlorures de titane réduits soit maintenue au voisinage de la cathodeo Les chlorures de titane réduits peuvent être formés en faisant réagir le tétrachlorure de titane soit avec du titane métallique
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pur soit avec du titane métallique contenant des impuretés. Cette réaction peut être conduite dans la chambre de cathode et un diaphragme approprié est prévu pour empêcher le transfert des chlorures de titane réduits dans la chambre d'anode. Les chlorures de titane réduits sont ainsi protégés de la forte action de chloruration au voisinage de l'anode.
Le diaphragme utilisé dans la cellule peut être construit en n' importe quelle matière poreuse qui supporte la température et l'action cor- rosive du bain de sel, et qui permet le passage des ions mais empêche le passage dès liquides et des gaz à travers le diaphragmeOn a obtenu des ré- sultats satisfaisants en utilisant un diaphragme poreux d'alumine fondue.
Un diaphragme qui est susceptible de laisser passer des particules atteignant de 1 à 20 microns en milieu? aqueux a été employé avec succès dans le procé- dé électrolytiqueo La partie supérieure du diaphragme qui s'étend au dessus de la surface du bain de sel est de préférence faite en matière non poreuse afin d'assurer une séparation complète du chlore gazeux produit pendant tout le processus d'électrolyse.
Cela étant, un but de cette invention est de fournir un procédé perfectionné pour la production de titane métallique de grande¯pureté qui soit continu, rapide et facile à mettre en oeuvre.
Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé pour produire du titane métallique ductile par la réduction du tétrachloru- re de titane, dans lequel une concentration élevée en bichlorure de titane puisse être atteinte rapi.dement et maintenue à la cathode.
Un autre but est de fournir un procédé pour la production de ti- tane métallique comportant une réduction électrolytique, dans lequel les restrictions et limitations des appareils soient limitéeso
Un autre but est de fournir un procédé perfectionné pour produire du titane métallique ductile à partir de titane métallique contenant des impuretés.
Un autre but est de fournir un procédé de raffinage de titane mé- tallique impur.
Ces buts et d'autres encore, ainsi que des avantages de la présen- te invention sont atteints par des caractéristiques et des opérations nou- velles comme cela ressortira de la description ci-aprèso
D'une manière générale, la présente invention envisage un procé- dé de production de titane métallique dans une cellule électrolytique con- tenant un électrolyte de sel fondu et pourvue d'une chambre de cathode et d'une chambre d'anode séparées par un diaphragme poreux et une masse poreu- se de titane métallique dans la chambre de cathode.
Dans ses grandes li- gnes, le procédé consiste à introduire du tétrachlorure de titane dans cette chambre en contact intime avec la masse poreuse de titane métallique et à former par voie chimique des chlorures de titane réduits dans cette chambre, à faire passer de l'électricité dans la cellule en quantité suffisante pour réduire électrolytiquement ces chlorures de titane métallique et à déposer ce métal sur la cathodeo
Dans les dessins annexés
La figure 1 est une coupe d'une forme d'appareil convenant à la production de titane métallique suivant la présente invention ;
la figure 2 est une vue en perspective d'un anneau de raclage con- venant pour enlever les dépôts cathodiques de titane métallique suivant un mode opératoire préféré et
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la figure 3 est une coupe partielle d'une variante de l'appareil.
Dans l'ensemble, le procédé de la présente invention ressemble au procédé décrit dans le brevet belge n 5210187 en ce que les chlorures de titane réduit sont formés dans le bain par chloruration de titane métal- lique et les chlorures de titane réduits sont encore réduits électrolyti- quement pour produire du titane métallique puro Toutefois, suivant la pré- sente invention, la cellule est divisée en une chambre d'anode et une oham- bre de cathode séparées par un diaphragme poreux et les chlorures de titane réduits sont formés par voie chimique dans la chambre de cathodeo
Comme le montre la figure 1, le récipient de la cellule 1,
qui est construit en une matière réfractaire à haute température comme par exem- ple la silice fondue ou un équivalent et qui peut être renforcé par une enveloppe métallique 2, est chauffé par un dispositif approprié, par exemple un foyer à gaz 3 produisant des flammes de gaz 40 L'intérieur de la cuve de la cellule électrolytique 1 est divisé en deux chambres, la chambre d'anode
5 contenant l'anode 6 et la chambre de cathode 7 contenant la cathode 80
Les chambres d'anode et de cathode sont séparées par une barrière 9 imper- méable aux gaz et aux diaphragme poreux 10. La chambre de cathode 7 est pour- vue de préférence d'un puisard qui contient une masse poreuse de titane métallique 11; la cellule contient un électrolyte de sel fondu 12 dans le- quel sont plongées la cathode et 1 anode.
Un tube d'introduction 13 est pré- vu pour introduire le tétrachlorure de titane. La chambre de cathode est en outre pourvue d'une section de refroidissement 14 munie d'un couvercle amovible 15 pour introduire la cathode dans la cellule et la retirer de la cellule, avec ou sans dépôt adhérent de titane métallique 160 La cellule est en outre pourvue d'une entrée 17 et d'une sortie 18 pour introduire et main- tenir une atmosphère inerte au dessus de la surface de l'électrolyte de sel fondu. Une sortie supplémentaire 19 est prévue pour l'enlèvement du chlore gazeux qui se forme dans la chambre d'anode. L'anode et la cathode sont toutes deux connectées à une source d'électricité appropriée.
Un racleur de cathode comprenant un anneau métallique 20 est disposé de manière à entou- rer la cathode 8, cet anneau métallique étant pourvu d'une poignée 21 qui traverse une ouverture dans le couvercle de la chambre de cathode 15 et qui peut être actionnée pour élever et abaisser l'anneau racleur afin d'enlever le dépôt de la cathodeo
La figure 2 montre en perspective le racleur 20 du type à anneau fendu et de sa poignée 219servant à enlever le dépôt cathodique pendant que la cathode se trouve dans la cellule électrolytiqueo Il est clair que cette figure montre seulement un principe général et que l'on peut aussi employer d'autres types d'appareils appropriés pour accomplir cette opérationo
Suivant le procédé de la présente invention,
la cellule électroly- tique est chauffée jusqu'à une température suffisante pour maintenir l'élec- trolyte à l'état fonduo On introduit alors le tétrachlorure de titane dans la chambre de cathode au dessus de la masse poreuse de titane métallique qui se trouve dans l'espèce de puisard de la chambre de cathode. Ce titane métallique peut être pur ou bien il peut contenir des impuretéso On peut utiliser des déchets de titane ou du titane impur raffiné par des procédés chimiques ou autres.
Le tétrachlore de titane et le titane métallique réagissent chi- miquement pour former des chlorures de titane réduitsc'est-à-dire du tri- chlorure et du bichlorure de titane. On fait ensuite passer dans la cellule une quantité d'électricité suffisante pour réduire électrolytiquement le trichlorure et le bichlorure de titane en titane métallique qui se dépose alors sur la cathode. En même temps, du chlore gazeux est libéré à l'anode.
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Le diaphragme utilisé dans la cellule peut être construit en n'im- porte quelle matière poreuse qui supporte la température et la nature cor- rosive du bain de sel et qui laisse passer les ions mais empêche les liqui- des et les gaz de passer à travers le diaphragmeoOn a obtenu des résultats satisfaisants en utilisant un diaphragme poreux d'alumine fondue.Un diaphrag- me qui est susceptible de laisser passer des particules de 1 à 20 microns 6.1 milieu aqueux a été employé avec succès dans le procédé électrolytique.
La partie supérieure du diaphragme qui s'étend au-dessus de la surface du bain de sel peut être faite en une matière non poreuse qui sert de section supérieure non poreuse du diaphragme, si on le désire, afin d'assurer une séparation complète du chlore gazeux produit pendant tout le processus élec- trolytique
Au cours du dépôt du titane métallique du bain de sel fondu, la tension mise aux bornes de la cellule doit être maintenue de préférence à environ 4,0 volts avec une force électromotrice de la cellule d'environ 2,0 volts
La cellule fonctionne avec une densité de courant relativement é- levée, une densité de courant typique à la cathode étant d'environ 0,
8 am- père par centimètre carrée On peut obtenir de bons résultats dans de larges limites suivant les caractéristiques de la cellule et les conditions de fonc- tionnement, généralement entre 0,1 et 10 ampères par centimètre carré. Avec cette densité de courant, le titane métallique est déposé sur la cathode et y adhère sous forme de particules cristallines grossières.
Le dépôt de titane métallique est volumineux et il peut souvent être avantageux de retirer la bande de cathode périodiquement de la cellu- le et de la remploer par une nouvelle bande de cathode de manière que le dépot de métal puisse continuer.
Suivant le procédé de la présente invention, il est possible de faire varier fortement la concentration de chlorures de titane réduits tout en poutant encore produire un titane métallique de bonne qualitéPar exemple, on peut avantageusement obtenir des dépôts satisfaisants de titane métallique lorsque la teneur en titane varie entre 0,08 à environ 2,0 moles par 1000 grasses de solution., Afin de produire un métal de haute qualité qui se forme en grands cristaux, on préfère que la concentration en titane soit comprise ente 0,08 et 0,4 moles pour 1000 grammes de solution. Toute- fois, ces limites ne doivent pas être considérées comme critiques en aucun sens restrictif, car on peut aussi employer des concentrations en dehors de ces limites.
Grâce au procédé de la présente invention, il est possible d'atteindre le degré désiré de solubilisation des chlorures de titane ré- duits d'une manière directe et un équipement compliqué, comme par exemple des cathodes spéciales de solubilisation et leurs équivalents, n'est pas nécessaire. On a trouvé en outre que la présence de la masse poreuse de titane métallique dans la chambre de cathode permet de maintenir le chloru- re de titane réduit à 1 état de réduction souhaité,
c'est-à-dire qu'une gran- de partie des chlorures de titane réduits se trouvent sous forme de bichlo- rure de titaneo Afin d'obtenir un type supérieur de titane métallique dans lequel la majorité des cristaux de titane métallique ont un grosseur satis- faisante de façon à résister aux opérations subséquentes sans donner une dureté Brinell inférieure, on préfère obtenir un mélange de chlorures de titane réduits dans lequel au moins 45% du titane est sous forme de bichlo- rure de titane.
On a observé que dans la plupart des procédés de production élec- trolytique de titane métallique, une petite quantité de métal n adhère pas de façon tenace à la cathode et par suite tombe dans l'édectrolyte de sel
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fonduo Il est aussi difficile de maintenir les cellules électrolytiques de ce type parfaitement étanches et par conséquent, une petite quantité de pro- duits d'oxydation peut se former et ces produits peuvent devenir une source de contamination et gêner le fonctionnement efficace de la cellule.
En fournissant une cellule dans laquelle il y a un minimum d'agitation et dans laquelle le déplacement des particules de titane métallique non adhérentes se fait vers la zone d'introduction du tétrachlorure de titane, il est pos- sible d'écarter en grande partie cette difficulté rencontrée jusqu'à pré- sent dans le fonctionnement das cellules électrolytiques.
En conséquence, il est possible de faire réagir le tétrachlorure de titane avec les parti- cules de titane métallique qui tombent de la cathode et former ainsi par voie chimique des chlorures de titane réduits qui sont ensuite réduits par voie électrolytique en titane métallique, ce métal, pour la plus grande partie étant formé de cristaux suffisamment gros pour former un dépôt ca- thodique adhérant avec tenacitéo
L'électrolyte comporte de préférence un sel fondu de chlorure, bromure ou iodure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux ou de magnésium ou un de leurs mélanges On a constaté qu'il est avantageux d'employer des halogénures de métaux alcalins ou alcalino-terreux qui sont en substance non hygroscopiques et peu facilement hydrolyses.
Ceux qu'on préfère compren- nent le chlorure de sodium, de strontium, et de baryum ou leurs mélanges.
La masse poreuse de titane métallique qui est prévue dans la chambre de cathode peut avoir un volume variable qui dépend naturellement de la grandeur de'1 opération envisagée et de la nature du métal(par exemple la grosseur des particules), le degré de réduction qu'on recherche et la vitesse d'introduction du tétrachlorure de titane dans la chambre de catho- deo Le titane métallique qui est utilisé dans la chambre de cathode pour réagir avec le tétrachlorure de titane peut être obtenu de nombreuses sour- ces.
Par exemple, le titane métallique qui a été rejeté de 1 utilisation commerciale par suite de contamination peut être employé avantageusement et par conséquent les valeurs de titane y contenues peuvent être récupérées pour la plus grande partieo Toutefois, on a trouvé avantageux suivant le procédé de la présente invention, d'employer une partie du dépôt cathodique lui-même comme source du titane métallique utilisé dans l'opération de ré- duction chimiqueo Il peut donc être désirable de laisser dans la section cathodique de la cellule le titane métallique produit par les opérations alternées de réduction.
Cette action peut s'accomplir d'un certain nombre de façons, par exemple, le dépôt cathodique peut être raclé de la cathode au moyen du racleur du type à anneau représenté sur la figure 2 ou son équi- valent ou bien il peut être plus avantageux d'enlever de la cellule la ca- thode portant le dépôt de titane métallique, de récupérer le métal et d'a- jouter de nouveau une partie appropriée dans la chambre de cathode.
Pour obtenir le fonctionnement le plus satisfaisant, il est préférable d'ajouter le tétrachlorure de titane dans la chambre de cathode de manière à assurer un contact rapide et intime entre le tétrachlorure de titane et la masse de titane métallique dans la section cathodiqueo De cette façon, il est possible d'obtenir un degré de réduction élevé, c'est-à-dire une concentra- tion élevée en bichlorure de titane en un temps très courte Un moyen parti- culièrement intéressant pour y arriver est de faire barboter le tétrabhlo- rure de titane dans un appareil approprié placé dans la chambre cathodique en dessous de la masse poreuse de titane métallique.
Un arroseur ou-appa- reil similaire qui procure une plus grande dispersion du tétrachlorure de titane peut être employé pour faciliter la réaction entre le tétrachlorure et le titane métallique. Si les particules de titane métallique qui sont em- ployées dans la masse poreuse sont grandes, le degré de contact est évidem. ment réduit et il est clair qu'il est un peu plus difficile d'obtenir la
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concentration en bichlorure de titane qui est essentielle pour atteindre les résultats optimums Dans ces cas, par exemple, la profondeur du lit de titane peut être accrue ou la vitesse d'addition du tétrachlorure de titane peut être réduite.
La quantité d'électricité qui est réquise pour réduire les chloru- res de titane partiellement réduits complètement en titane métallique peut varier et sur une échelle industrielle elle dépend généralement du rendement de la cellule de l'appareil particulier utilisé aussi bien que du degré de réduction qui est maintenu. En théorie, il est désirable d'employer appro- ximativement deux faradays d'électricité pour chaque mole de bichlorure de titane qui doit être réduite en titane métallique par voie électrolytique.
Comme une mole de tétrachlorure de titane réagit avec une mole de titane métallique pour former en substance deux moles de bichlorure de titane, il est clair qu'il est nécessaire théoriquement d'ajouter approximativement qua- tre faradays d'électricité pour chaque mole de tétrachlorure de titane qui est introduite dans la chambre de cathode Ensuite, à cause des caractéris- tiques générales de 1 appareil' il peut aussi être désirable d'ajouter un peu plus que les quatre faradays théoriques d'électricité pour chaque mole de tétrachlorure de titane introduiteo Sur une échelle industrielle, on a trouvé avantageux d'employer des quantités d'électricité atteignant jusqu' à six faradays par mole de tétrachlorure de titane introduite.
Afin d'illustrer plus clairement la présente invention, on a don- né les exemples suivants : EXEMPLE 1
En utilisant un appareil semblable à celui représenté sur la figurée 1, on conduit une opération continue de préparation de titane métallique dans les conditions opératoires suivantes. Un mélange de sel constitué par 18,4 kg de chlorure de sodium et 1,6 kg de chlorure de strontium est intro- duit dans la cellule électrolytique et 1 appareil est porté à une températu- re de 830 C afin de maintenir le mélange de sel de halogénures à l'état fondu. On introduit alors dans l'espèce de puisard de la chambre de catho- de 500 grammes de titane métallique, passant au tamis de 12 milles par cm2.
Une atmosphère d'argon est maintenue au-dessus de la surface de l'élec- trolyte de sel fonduo On introduit ensuite 1,6 gramme par minute de tétra- chlorure de titane dans la section cathodique de:la cellule en un point en dessous de la masse poreuse de titane métallique. La réaction chimique en- tre le tétrachlorure de titane et le titane métallique a pour résultat la formation de chlorures de titane réduits et une concentration équivalente à environ 0,25 mole de titane par 1000 grammes de solution est rapidement atteinte. L'analyse de la fusion de sel indique à ce moment que les chloru- res de titane réduits dans le mélange comportent 75% de bichlorure de tita- ne et 25% de trichlorure de titane.
On fait passer alors dans la cellule électrolytique une quantité d'électricité équivalente à environ 4,8 fara- days par mole de tétrachlorure .de titane introduite et le débit d'introduc- tion du tétrachlorure,de titane est maintenu comme antérieurement. Le cou- rant est de 65 ampères et la densité de courant à la cathode de 1,1 ampère par centimètre carrée La tension appliquée est d'environ 5,9 volts. Les valeurs de titane réduit, c'est-à-dire le bichlorure et le trichlorure de titane présents dans la section cathodique sont alors réduites par voie électrolytique en titane métallique qui se dépose sur la cathode sous forme de cristaux à grains grossiers.
L'opération est poursuivie pendant 3 heures, après quoi on enlève de la cellule la cathode sur laquelle s'est déposé le titane métallliqueo Une cathode neuve est immédiatement introduite dans la cellule électrolytique et 1 opération de réduction est continuée pendant une nouvelle période de 3 heures. A ce moment le titane métallique qui s' est déposé sur la cathode est raclé et on le laisse tomber dans le puisard,
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rétablissant ainsi la quantité de titane métallique nécessaire à une nouvel- le réaction avec un supplément de tétrachlorure de titaneo L'opération de réduction est continuée pendant une autre période de 3 heures après quoi on retire de nouveau de la cellule la masse de titane métallique se trouvant sur la cathode.
Cette matière avec celle obtenue pendant la première pério- de de réduction est ensuite traitée par lessivage, lavage et séchageo On récupère environ 83% des valeurs de titane du tétrachlorure de titane ajou- té pendant le cycle d'opérationso La quantité de-titane métallique restant dans la cellule est en substance égale à celle qui s'y trouvait au commen- cement de chaque cycleo Le titane métallique obtenu est alors fondu à l'arc pour former un lingot de titane métallique.
Ce lingot de titane métallique a une dureté Brinell de 1300 EXEMPLE II
On utilise le même appareil que celui utilisé dans l'exemple I pour produire une autre quantité de titane métalliqueo Toutefois, dans cet exemple, l'électrolyte est composé de 6 kg de chlorure de sodium et de 14kg de chlorure de baryum.
La température est maintenue à 825 Co Le titane mé- tallique utilisé dans le puisard pour réagir avec le tétrachlorure de ti-
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tane est produit par réaction chimique entre lëtétrooh1mu# detiB1e et durs sium métallique fondu à hautes températureso Le titane métallique est conta- miné par l'oxygène et l'azote et inutilisable pour des opérations indus- trielles ordinaireso On introduit alors 1,6 gramme par minute de tétrachlo- rure de titane au dessus du titane métallique contenu dans le puisard de la chambre de cathodeo De nouveau, la réaction entre le tétrachlorure de tita- ne et le titane métallique a pour résultat de former des chlorures de tita- ne réduitso L'analyse de la fusion saline indique une concentration d'en- viron 0,25 mole de titane soluble pour 1000 grammes de solution,
dont une grande partie est sous forme de bichlorure de titane. On fait ensuite passer dans la cellule électrolytique une quantité d'électricité équivalente à approximativement 4,8 faradays par mole de tétrachlorure de titane intro- duiteo L'intensité du courant, la densité du courant cathodique et la ten- sion de la cellule sont approximativement les mêmes que celles utilisées dans l'exemple I. Les chlorures de titane réduits sont ensuite encore ré- duits électrolytiquement en titane métallique qui se forme de nouveau en un dépôt massif de cristaux dendritiques sur la cathode.
L'opération est pour- suivie pendant 3 heures, après quoi la cathode portant le dépôt de titane métallique est retirée de la chambrée On introduit de nouveau dans la sec- tion cathodique de la même manière que celle décrite dans l'exemple I, 128 grammes du même titane métallique initialement employé dans cet exemple.' Le pourcentage de titane métallique récupéré est en substance égal à celui obtenu dans l'exemple Io On coule un lingot qui a une dureté Brinell de 140.
La figure 3 montre une variante de cellule pour produire des chlo- rures de titane réduits dans la chambre, catahodique au voisinage de la ca- thodeo Dans cette variante, la cathode 2 est un panier supporté par un é- paulement 22 de la barrière 9 imperméable au gaz et un épaulement 23 de la paroi de la chambre 1. A l'intérieur de la partie supérieure de la cathode 21 se trouve un second panier 24 en matière céramique poreuse ou en métal, dans lequel on peut placer des déchets de titane 25 en dessous du niveau du bain de sel 12.
Le tétrachlorure de titane est introduit par un tuyau 28 dans le panier intérieur 24 et le tétrachlorure de titane et le titane métallique réagissent pour former du chlorure de titane réduito Les chloru- res de titane réduits sont électrolysés dans le bain et le titane métallique se dépose sur les parois de la cathode en panier 21.
Les impuretés des dé- chets de titane 25 se déposent au fond du panier 21 et elles peuvent être aisément séparées du métal puro
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Dans des conditions idéales, tout le titane devrait rester dans le compartiment cathodique lorsqu'on utilise le diaphragme 100 Cependant, dans la pratique réelle, en se servant de l'appareil représenté sur la figure 1 et qui comporte le diaphragme 10, il y a une certaine migration du titane dans la chambre anodique à cause de la convection,de la diffusion et des différences de charge hydrostatique, particulièrement lorsqu'on en- lève et qu'on remplace les électrodeso Comme l'action anodique tend à chlo- rer les chlorures de titane réduits, la migration du titane entre les deux chambres doit être supprimée.
La migration des ions titane entre les chambres de l'anode et de la cathode peut être supprimée en plaçant une cathode à écran 26 en nickel ou l'équivalent, près du côté du diaphragme tourné vers la cathode sans toutefois le toucherUne tension d'environ 1,9 à 2,1 volts mesurée par rapport à une électrode de chlorure doit être maintenue sur l'écran.
Lorsque les ions titane venant du catholyte traversent 1 écran en se dirigeant vers le compartiment anodique, tout ion Ti entraîné par con- vection, diffusion ou différence de charge hydrostatique est réduit en Ti avant d'atteindre le compartiment anodique Tout ion Ti dans le catholyte quipëut être entraîné électriquement vers l'anode es aussi réduit en Ti en traversant l'écran de sorte que seuls les ions Ti arrivent dans le com- partiment anodique En même temps, puisque les ions Ti tendent à se déplacer électriquement vers la cathode,
au moins une partie des ions Ti attei- gnant l'écran cathodique où ils sont réduits en Tiretournent vers la ca- thode et n'atteignent jamais la chambre anodique Ceci est un résultat dé- sirableo D'autre part, les ions Ti qui sont oxydés dans le compartiment anodique de Ti en Ti ont tendance à être renvoyés dans le compartiment catho- dique par les forces de convection, diffusion et les différences de char- ge hydrostatiqueo Toutefois, lorsque ces ions Ti traversent l'écran catho- dique, ils sont de nouveau réduits en Ti et en conséquence ils favorisent le maintien du catholyte à 1 état fortement réduitoEn outre,
la diffusion et la convection à l'intérieur de la cathode a tendance à augmenter le de- gré de réduction en facilitant la circulation des ions sur l'écran cathodi- que 26 relativement grando
Des exemples et de 1 exposé qui précèment, il ressort clairement que la présente invention procure un procédé remarquable, caractérisé en ce que du titane métallique de grande pureté peut être produit rapidement et facilement En outre, on a démontré que la combinaison de la réduction par voie chimique et de la réduction par voie électrolytique telle qu'elle est décrite ci-dessus fournit un procédé permettant de maintenir aisément et sans utiliser d'appareil complexe,
des concentrations élevées en chlo- rure de titane réduit et particulièrement en bichlorure de titaneo
L'invention a été décrite en rapport avec 1 usage de chlorures de titane, mais les bromures et iodures de titane conviennent aussi bieno Le tétrach orure de titane est un produit chimique courant dans le commer- ce, qui peut être obtenu facilement à un prix relativement bas et, pour, cette raison, il est normalement utilisé dans le procédéo Cependant, il est bien entendu que 1 invention concerne aussi l'usage du tétrabromure et du tétraiodure de titane comme matière premièreo
L'invention peut être mise en application sous d'autres formes particulières sans se départir de son esprit ni de ses caractéristiques essentielles.
Les présentes réalisations doivent par conséquent être consi- dérées à tous points de vue comme illustratives et non restrictiveso