Спосіб одержання кристалічного порошку титану

Реферат: Винахід розкриває спосіб одержання кристалічного порошку титану, що містить монокристали або агломерати монокристалів, які мають середній розмір кристалів (за об'ємом) більше ніж 1 мкм, де зазначений спосіб включає взаємодію сполук хлориду титану, переважно дихлориду титану, з металом-відновником в реакторі безперервного зворотного змішування, одержуючи рідкоплинну суспензію порошку титану в розплавленій хлоридній солі де: і. як сполуки хлориду титану, так і метал-відновник є розчиненими в розплавленій хлоридній солі, та подають в реактор, який містить хлоридну сіль металу-відновника; іі. середнє вихідне співвідношення сполук хлориду титану та металу-відновника в реакторі безперервного зворотного змішування становить в межах 1 %, переважно в межах 0,1 % від стехіометричного співвідношення, необхідного для повного відновлення хлоридної солі титану до металевого титану; ііі. концентрація порошку титану в рідкій суспензії порошку титану в розплавленій солі в реакторі безперервного зворотного змішування становить від 2 до 23 мас. %; та iv. металом-відновником є літій, натрій, магній або кальцій. UA 115784 C2 (12) UA 115784 C2 UA 115784 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь винаходу Винахід стосується виробництва кристалічного порошку титану. Передумови створення винахід Одна з перших спроб отримання кристалів титану є описаною в патенті Келлер та Зоніс (Келлер та Зоніс) (1958). Келлер та Зоніс зрозуміли важливість повільного, по-стадійного відновлення сполук хлориду титану, щоб отримати кристалічний титан. Келлер та Зоніс, крім того, підкреслили важливість рівномірного розподілу відновлюючого агента, щоб уникнути локалізованих частин в сольовому реакційному середовищі, де титан швидко відновлюється, утворюючи дрібні частинки титану. Вайт та Оден (White та Oden) описали спосіб отримання гранульованого металевого Ti вільного від галогенідних включень, який охоплює взаємодію потоку, що містить Na, Mg, Li або K, розчинений в галогенидній солі відповідного метала в корпусному проточному реакторі з безперервним перемішуванням з потоком, що містить потік галогенідної солі, що містить галогенідну сіль Ti. Хоча метою способу є створення умов, що дозволяють стабільний ріст металевого титану, важливість ключових чинників для досягнення таких умов не була зрозумілою, наприклад: необхідність забезпечення низьких концентрацій, як розчиненого метала-відновника, так і розчиненого галогеніда титану в реакторі (яке досягається шляхом подачі реагентів в близькому до стехіометричного співвідношенні та забезпечення перебування в реакторі протягом відносно тривалого часу), перевага подачі двох реагуючих компонентів, як розбавлених потоків, зберігаючи високу концентрацію кристалів титану в реакторі, щоб підвищити ріст таких кристалів титану по відношенню до утворення нових кристалічних зародків титану, перевага одержання потоку сировини, який містить вихідний галогенід титану, шляхом відновлення TiCl4 надлишком частинок титану, суспендованих в потоці розплавленої галогенідної солі, та необхідність запобігти неконтрольованому відновленню хлориду титану за допомогою широкодіапазонного електронно опосередкованого відновлення (Long Range Electronically Mediated Reduction, (LR-EMR), яке є описаним в J. Mater. Res., Vol. 13, No. 12, Dec 1998, 3372-3377. Крім того, необхідність уникати високих робочих температур, що може призвести до часткового спікання кристалів титану з формуванням кластерів, які можуть містити інкапсульовану галогенідну сіль, не була реалізована та, натомість, спосіб повідомляв про перевагу використання високих робочих температур для підвищення розчинності різних реагуючих частинок в розплавленій галогенідній солі. Представлений винахід відрізняється від попереднього рівня техніки тим, що оптимізує поєднання різних вимог, необхідних для досягнення умов виробництва та росту кристалічних частинок металевого титану за безперервним способом. Суть винаходу Відповідно до винаходу, передбачається спосіб одержання та контролю росту кристалів титану в безперервному металотермічному способі відновлення TiCl4. Таким чином, відповідно до винаходу, передбачається спосіб одержання кристалічного порошку титану, який містить монокристали або агломерати монокристалів, які мають середній розмір кристалу (за об’ємом) більше, ніж 1 мкм, де зазначений спосіб включає взаємодію сполук хлориду титану, переважно дихлориду титану, та метала-відновника в реакторі безперервного зворотного змішування, щоб отримати рідкоплинну суспензію титанового порошку в розплавленій хлоридній солі, за яким: i. як сполуки хлориду титану, так і метал-відновник розчиняють в розплавленій хлоридній солі, включаючи суспендований порошок титану, та подають в реактор, що містить хлоридну сіль метала-відновника, ii. середнє вихідне співвідношення сполук хлориду титану та метала-відновника в реакторі безперервного зворотного змішування становить в межах 1%, переважно в межах 0,1%, від стехіометричного співвідношення, необхідного для повного відновлення солі хлориду титану до металевого титану; iii. концентрація порошку титану в рідкій суспензії порошку титану в розплавленій солі в реакторі безперервного зворотного змішування становить від 2 до 23 мас.%; та iv. метал-відновник представляє собою літій, натрій, магній або кальцій. Деяка кількість розплавленої солі та продукту порошку титану можуть бути видалені одночасно з реактору безперервного зворотного змішування та відокремлені один від одного поза реактором. Сировину з розчинених сполук хлориду титану можуть одержувати в окремій ємності за межами реактору безперервного зворотного змішування, переважно шляхом взаємодії TiCl 4 з металевим титаном, диспергованим в розплавленій хлоридній солі, рециклізованій з реактору безперервного зворотного змішування. 1 UA 115784 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Метал-відновник можуть попередньо розчиняти в розплавленій хлоридній солі перед подачею в реактор безперервного зворотного змішування, переважно шляхом рециклінгу розплавленої солі з реактору безперервного зворотного змішування, в ємності, де розчиняють метал-відновник в хлоридній солі. Ємності для отримання розчиненої солі хлориду титану та розчиненого метала-відновника можуть бути електрично ізольованими один від одного та від реактора безперервного зворотного змішування. Молярна концентрація розчинених катіонів титану з солі хлориду титану може становити менше, ніж 25%, переважно менше, ніж 5%, від молярної концентрації хлоридних аніонів у вихідному розчині розплавленої солі. Молярна концентрація розчинених атомів метала-відновника у вихідній розплавленій хлоридній солі може становити менше, ніж 3,5%, переважно менше, ніж 0,5% від хлоридних аніонів розчину розплавленої солі. Сировина розчиненого метала-відновника в реакторі безперервного зворотного змішування може знаходитись в надлишку щодо стехіометричної вимоги для відновлення всіх суб-хлоридів титану в сировині в реакторі безперервного зворотного змішування. Температура в реакторі безперервного зворотного змішування може становити менше, ніж 800°C, як правило, менше, ніж 700°C, переважно менше, ніж 650°C. Час перебування в реакторі можуть виражати як співвідношення об’єму порошку титану в середині реактора безперервного зворотного змішування до об’ємної швидкості порошку титану, який одержують в реакторі безперервного зворотного змішування, та може становити більше, ніж п'ять хвилин, переважно більше, ніж двадцять хвилин. Може існувати надлишок диспергованого титану, який знову повертають в ємність, де одержують розчинені сполуки галогеніду титану, по відношенню до стехіометричної вимоги для повного відновлення сировини TiCl4 до дихлориду титану. Переваги винаходу Блокування титану на лінії подачі TiCl4 можуть утворюватися через LR-EMR сполук хлориду титану за участю метала-відновника (Li, Na, Mg or Ca). Це може бути попереджено, по-перше, подачею TiCI4 в реактор попереднього відновлення, що не є достатнім відновленням, щоб викликати відновлення будь-якої зі сполук хлориду титану до металевого титану. Коли TiCI4 відновлюють із застосуванням метала-відновника, такого як лужний або лужноземельний метал, щоб одержати суб-хлориди, існує можливість того, що металевий титан може утворюватись, якщо застосовують надлишок метала-відновника, або якщо вільний лужний або лужноземельний метал знаходиться в контакті з металевою конструкцією, в контакті з вхідним отвором для TiCI4. При відновленні сполук хлориду титану металевим титаном, тільки нижні валентності суб-хлоридів титану можуть утворюватись. Спосіб може включати порушення електричного контакту та/або сольового(их) містку(ів) між першою зоною стадії попереднього відновлення TiCI4, зоною кінцевого відновлення та/або зоною розчинення відновника, в іншому випадку електрохімічне відновлення тетрахлориду та суб-хлоридів титану до титану може відбуватися, застосовуючи LR-EMR, якщо реактор попереднього відновлення першої стадії є електрично та іонно сполученим з будь-якою зоною в загальному способі, в якому присутні лужний або лужноземельний метал. Налипання великих кусків титанового пористого матеріалу на стінки або внутрішні компоненти реактора також можуть бути викликані діями LR-EMR. Це може бути суттєво зменшеним, якщо електричний контакт між нерозчиненим металом-відновником та стінками і внутрішніми компонентами реактора розірвати, щоб запобігти потоку електронів в ділянки, які містять суб-хлориди титану. Теоретично, розчинений метал-відновник, крім того, може викликати утворення титанового пористого матеріалу, але електронна провідність розплавленої солі, яка містить розчинений метал-відновник має порядок величин нижчий, ніж той, що у розплавленого метала-відновника, таким чином, в наслідок цього, розчинений (або диспергований) метал-відновник не викликає проблем. Кінцева стадія відновлення суб-хлориду титану може працювати в умовах, коли концентрацію розчиненого метала-відновника навмисно утримують низькою. Чим нижча концентрація метала-відновника, тим менша хімічна рушійна сила для утворення металевого титану та, крім того, нижча електронна провідність розплавленої солі, що сприяє електричному контакту між розчиненим металом-відновником та металом конструкції реактора. Як стадія попереднього відновлення TiCl4, так і кінцеве відновлення суб-хлориду титану в реакторі може працювати в умовах, коли концентрацію розчинених катіонів титану навмисно утримують низькою. Чим нижча концентрація розчинених катіонів титану, тим менша хімічна рушійна сила для утворення титану. Залишковий суб-хлорид титану, розчинений в реакційному 2 UA 115784 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 середовищі, є небажаним на наступних стадіях виділення титанового продукту, тому що він може забруднювати продукт при реакції з водою з утворенням діоксиду титану, гідрохлоридної кислоти та гідрогену. Реактор кристалізації титану може працювати в умовах, коли є висока концентрація суспендованих кристалів титану в розплавленій солі. Без розбавлення додаткову сіль завантажували в реактор кристалізації титану, максимально досяжним є 1 моль металевого титану на чотири молі іонів хлориду в солі. Розбавлення переважно слід уникати або мінімізувати. Швидкість росту кристала є прямо пропорційною загальній площі поверхні кристалів, що присутні в реакторі; отже присутність кристалів збільшує швидкість росту кристалів по відношенню до зародження кристалів. Крім того, присутність суспендованих частинок титану збільшує можливість утворення кристалічного титану. Навмисне підтримання присутності кристалів-зародків є суттєво важливою практикою в активованій кристалізації, де кристали-зародки служать для того, щоб значно знизити локальну концентрацію реагентів та забезпечує поверхні для росту кристалу на противагу зародженню дрібних частинок. Введення зародків кристалів вважається ключем для досягнення контролю над процесом активованої кристалізації, без введення зародків кристалів відбувалось би надмірне утворення зародків та кінцевий розмір частинки був би сильно обмеженим. Два потоки вихідної сировини, яку використовують за способом (TiCI 4 та метал-відновник), можуть подавати в процес майже стехіометрично (або якомога ближче до стехіометричного співвідношення). На практиці це становитиме від 0,5% надлишку метала-відновника до 1% надлишку TiCI4. При точному стехіометричному співвідношенні вихідних речовин та тривалих періодах перебування, концентрації, як розчинених катіонів титану, так і атомів металавідновника будуть ставати дуже низькими, та в реакторі кінцевого відновлення суб-хлориду титану настає термодинамічна рівновага. Як зазначалось, низькі концентрації (близько нуля) сприяють росту кристалів по відношенню до зародження кристалів. Відомі способи в галузі активованої кристалізації для підвищення росту частинок або кристалів, такі як повернення в цикл великої кількості кристалів-зародків, введення потоків вихідної сировини в CSTR (корпусний реактор з безперервним перемішуванням, який також називають як реактор безперервної дії з перемішуванням або як реактор безперервного зворотного змішування) поруч з внутрішньою частиною крильчатки, яку використовують для перемішування реактора, підвищена потужність перемішування, або різні типи конструкції мішалки або ультразвукове перемішування можуть додатково застосовувати. Реактор кінцевого відновлення суб-хлориду титану може працювати та бути під контролем майже стехіометрично, але з невеликим надлишком метала-відновника. При роботі реактору кінцевого відновлення суб-хлориду титану близько до стехіометричного співвідношення, концентрації, як катіонів титану, так і розчиненого метала-відновника може бути зведеною до мінімуму. Нестабільні розчинені атоми титану можуть утворюватись коли розчинені катіони титану відновлюються, та дані атоми можуть або з'єднуватись один з одним, утворюючи нові зародки титану, або можуть вбудовуватись в існуючі кристали титану, утворюючи більші кристали. Швидкість росту кристалів по відношенню до такого утворення центрів кристалізації зростає зі зниженням концентрацій сполук, що утворюють кристали. Тому вважається, що більш вигідним є працювати з кристалізатором титану при більш низьких концентраціях та трохи вищих концентраціях розчинених металів-відновників, ніж навпаки. Невеликий надлишок метала-відновника також буде служити для відновлення залишкового суб-хлориду титану, розчиненого в реакційному середовищі, який є небажаним на наступних стадіях виділення титанового продукту, тому що він може забруднювати продукт при реакції з водою з утворенням діоксиду титану, гідрохлоридної кислоти та гідрогену: TiCl2 + 2H2O  TiO2 + 2HCl + H2 Час перебування в реакторі кінцевого відновлення суб-хлориду титану повинен бути достатньо довгим, щоб забезпечити бажаний ріст частинки або кристалу, як правило, щонайменше, 5 хвилин, як обговорювалось вище. Чим більший час перебування в реакторі, тим нижчі кінцеві концентрації розчиненого метала-відновника та катіонів титану. Чим нижчі дані концентрації, тим вища відносна швидкість росту кристалу по відношенню до швидкості утворення центрів кристалізації. Однак, чим більший час перебування, тим більший реактор та більші складності щодо досягнення швидкого перемішування потоків вихідної сировини в об’ємах реактору. визначають оптимальний час перебування в залежності від розміру реактора та рециркуляції потоків. Метал-відновник може бути повністю розчинений в солі перед тим, як його подають в реактор кінцевого відновлення суб-хлориду титану при концентраціях нижче 1 мольного відсотка та переважно менше, ніж 0,4 мольних % (однак, можуть бути присутніми захоплені 3 UA 115784 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 краплі метала-відновника, але їх присутність повинна бути зведена до мінімуму). В свою чергу, теоретично неможливим є досягти ідеальне, досконале змішування будь-якої реальної реакційної ємності та стає все більш складним чим більший реактор або чим більший час перебування всередині реактора, локалізовані зони високих концентрацій реагентів призводитимуть до надмірного утворення центрів кристалізації частинок титану. Більш того, розчинність магнію становить тільки приблизно 0,15 мольних% в розплавленому MgCl 2 та у Li приблизно 0,5 мольних% в розплавленому LiCI. В зв’язку з цим, вищі концентрації металіввідновників, розчинених в їх хлоридній солі, не можуть бути досягненні без значного зростання температури процесу, та у випадку натрію це легко досягає температуру кипіння метала. Дана особливість виступає в підтримку способу, який працює при нижчих температурах та концентраціях у порівнянні з попереднім рівнем техніки, де концентрації реагентів були збільшеними для більш високої продуктивності. Великі швидкості потоку рецикла в реактор попереднього відновлення TiCI4 та стадію розчинення метала-відновника можуть застосовувати, щоб розбавляти потоки вихідної сировини в реакторі кінцевого відновлення суб-хлориду титану. Концентрація катіонів титану у вихідній сировині на кінцевій стадії відновлення суб-хлориду титану також може бути зменшена настільки, наскільки це практично можливо. Переважно, повинна бути менше, ніж один катіон 2+ 3+ титану (Ti або Ti ) розчинений в солі на чотири молі хлорид-аніонів в розчині солі. Переважно, дане співвідношення повинно бути менше, ніж 1:8 та більш переважно повинно бути менше, ніж 1:16 (де співвідношення є підтвердженим). До того ж, особливо при застосуванні натрію або кальцію, як метала-відновника, рециркулюючий потік на стадії розчинення метала-відновника є, переважно, збільшеним, для того, щоб зменшити концентрацію натрію або кальцію. Концентрація розчиненого метала в сировині переважно повинна бути нижче 2 мольних% при застосуванні натрію або кальцію як відновлюючого агента, нижче 0,5 мольних% при застосуванні літію та нижче 0,15% при застосуванні магнію як метала-відновника. Надлишок частинок або кристалів титану може бути повернутий в цикл в реактор 2+ 3+ попереднього відновлення TiCI4 на першій стадії. Деякі з катіонів титану (Ti та Ti ) можуть абсорбуватися на поверхнях надлишкових кристалів титану. Коли дані частинки повторно вводять на стадії кінцевого відновлення суб-хлориду титану, замість утворення нових зародків титану, очікується, при відновлені, абсорбовані катіони будуть вводитись в існуючі кристалів титану, на яких вони є абсорбованими. Стадію кінцевого відновлення суб-хлориду титану можуть здійснювати при температурах настільки низьких, наскільки це практично можливо. Крім проблем корозії та подібних стандартних труднощів з високою температурою виробництва, ще однією проблемою з підвищеними температурами є спікання частинок титану, в присутності розплавленої солі яке може викликати у деяких солей інкапсолювання в порожнинах спечених агломератів. Це ускладнює, якщо не робить неможливим, видалення даної солі з частинок без вартісної операцій плавлення, та, в результаті, жорстка вимога щодо порошку титану з дуже низьким вмістом хлориду ускладнює його виробництво (наприклад, 0,005 мас.%). Існує не точна температура, при якій кристали титану починають спікатися, хоча повідомлялося, що помітне спікання відбувається при температурах від 750°C. Без додавання додаткових хлоридних солей з утворенням евтектики, абсолютна мінімальна температура, при яких процес може працювати, є температурою плавлення хлоридної солі метала-відновника. Відповідні температури плавлення хлоридних солей, з яких чотири вважаються найбільш можливими металами-відновниками, становлять 610°C для LiCI, 801°C для NaCI, 714°C для MgCl2 та 775°C для CaCl2. На практиці мінімальна робоча температура становить приблизно на 20°C вище, ніж температура плавлення солі. Як можна бачити, з точки зору мінімізації спікання, літій є найбільш прийнятним металом-відновником, з магнієм на другому місці (приблизно на 104°C вища температура). Надлишок частинок титану може бути присутнім на першій стадії в реакторі попереднього відновлення TiCI4. Хоча реакція TiCl3 з Fe з утворенням TiCl2 та FeCI2 не є дуже прийнятною, при типових робочих температурах процесу, вона стає більш прийнятною в присутності розплавленої солі, в якій продукти реакції можуть розчинятися. Це може призводити до надмірного забруднення титанового продукту. Для того щоб зменшити ступінь забруднення заліза, необхідним є зменшити окиснювальний потенціал вмісту реактора попереднього відновлення TiCI4 за наявності вільних частинок металевого титану в солі, таким чином, що TiCl 3 відновлюється Ti з утворенням TiCI2. TiCI2 є набагато менш окиснюючим, ніж TiCI3. Дане навмисне утримування вільних частинок металевого титану на першій стадії в реакторі попереднього відновлення TiCI4 може відбуватися шляхом рециклінгу титанового продукту з реактору на стадії кінцевого відновлення або шляхом додавання металевого титану (наприклад, 4 UA 115784 C2 5 10 металобрухту). Спосіб можуть здійснювати при настільки низьких температурах, наскільки це практично можливо. Чим нижча температура, тим нижча швидкість окиснення заліза та тим нижча термодинамічна рушійна сила для окиснення заліза розчиненим TiCI 3 з утворенням розчиненого FeCI2 в розплавленій солі. Більш низькі температури обмежують випаровування солі. Сіль, що випаровується в частинах реактора з високою температурою осідає на холодніших ділянках реактора (тобто у вимкнутих газових лініях), призводячи до блокування. Додаткові заходи повинні бути прийняті для усунення таких осаджень. Розраховані тиски пари різних хлоридних солей при температурі на 20°C вищій за температуру плавлення солей наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Тиски пари солі при температурі на 20°C вищій за температуру плавлення солі Сіль LiCI MgCI2 CaCI2 NaCI 15 20 Тпл. (CC) 610 714 775 801 Тпл.+20 (CC) 630 734 795 821 Pпари@ Тпл. = 20°C (Па) 4,2 61 0,004 60 Як можна бачити, з точки зору мінімізації випаровування солі, кальцій є найкращим металом-відновником, з літієм на другому місці. Спосіб можуть здійснювати при настільки низьких температурах, наскільки це практично можливо, щоб обмежити випаровування метала-відновника. Пари металів-відновників становлять небезпеку тим, що можуть безконтрольно реагувати з TiCI 4 в паровій фазі, спричиняючи вихід з-під контролю температур. Розраховані тиски пари різних металіввідновників при температурі на 20°C вищій за температуру плавлення відповідних солей наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Тиски пари металу при температурі на 20°C вищій за температуру плавлення хлоридної солі Метал Li Mg Ca Na 25 30 35 40 Тпл. солі (CC) 610 714 775 801 Тпл.+20 (CC) 630 734 795 821 Pпари@ Тпл. = 20°C (Па) 15,5 1527 105 50620 Як можна бачити, з точки зору мінімізації зниження випаровування метала, літій є безумовно найкращим металом-відновником, з кальцієм на другому місці. Опис варіанту здійснення винаходу Винахід зараз буде обговорюватись з посиланням на ілюстративні графічні блок-схеми, які не є призначеними для обмеження обсягу винаходу. На технологічній блок-схемі, що ілюструє синтезу титану, частина CSIR-Ti способу є показаною на фігурі вище. По суті TiCl4 безперервно відновлюється в дві стадії, спочатку, на стадії попереднього відновлення TiCl4 реагує з Ti, утворюючи суб-хлориди титану, розчинені в розплавленій солі, та стадія кінцевого відновлення, на якій розчинений суб-хлорид титану реагує з розчиненим металом-відновником, утворюючи титан. Останній реактор працює як CSTR. Останній реактор також можуть класифікувати як активований кристалізатор, оскільки два розчинені реагенти швидко взаємодіють в реакторі з утворенням нерозчинних частинок титану. Три потоки виходить з реактора. Перший потік проходить в ємність для розчинення металавідновника, де метал-відновник, який застосовують, є розчиненим в потоці перед його рециклінгом в реакторі кінцевого відновлення суб-хлориду. Інший потік, що містить частину суспендованих частинок титану, проходить в реактор на першу стадію відновлення TiCl 4 для часткового відновлення вихідного TiCl4 в способі. Кінцевий потік гасять, так як його видаляють з 5 UA 115784 C2 5 10 реактору та потім проходить на подальші процеси, щоб відокремити титановий продукт від солі, та відновити сіль (не показано). Вважається, що спосіб долає або зменшує деякі або всі з наступних проблем: • Блокування лінії вихідного TiCl4. • Утворення великих грудок титану на внутрішніх елементах реактора. • Ріст первинних частинок титану, які в середньому є більшими, ніж 5 мікрон. Більш дрібні частинки не ідеально підходять для порошкової металургії, та відносний розмір пасивуючого шару кисню прирівнюється до високих рівнів забруднення киснем. • Спікання частинок титану. Рівні хлоридів мають важливе значення в подальшому технологічному процесі; спікання може інкапсулювати сіль та зробити порошок нежиттєздатним в багатьох застосуваннях. • Корозія внутрішніх елементів реактора. • Випаровування солі. • Випаровування метала-відновника. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб одержання кристалічного порошку титану, що містить монокристали або агломерати монокристалів, які мають об'ємний середній розмір кристалів більше ніж 1 мкм, за яким сполуки хлориду титану піддають взаємодії з металом-відновником в реакторі безперервного зворотного змішування, одержуючи рідкоплинну суспензію порошку титану в розплавленій хлоридній солі, де: i) як сполуки хлориду титану, так і метал-відновник розчиняють окремо у двох окремих потоках, що складаються з розплавленої хлоридної солі, включаючи суспендований порошок титану, а потім подають у реактор безперервного зворотного змішування, який містить хлоридну сіль металу-відновника; іі) середнє вихідне співвідношення сполук хлориду титану та металу-відновника в реакторі безперервного зворотного змішування становить в межах 1 % від стехіометричного співвідношення, необхідного для повного відновлення солі хлориду титану до металевого титану; ііі) концентрація порошку титану в рідкій суспензії порошку титану в розплавленій солі в реакторі безперервного зворотного змішування становить від 2 до 23 мас. %; та iv) металом-відновником є літій, натрій, магній або кальцій. 2. Спосіб за п. 1, за яким частину розплавленої солі та кристалічного порошку титану вилучають разом з реактора безперервного зворотного змішування та їх відокремлюють один від одного поза реактором. 3. Спосіб за п. 1, за яким вихідні сполуки хлориду титану розчиняють в розплавленій хлорид ній солі в окремій ємності, яка знаходиться поза реактором безперервного зворотного змішування. 4. Спосіб за п. 3, за яким вихідну сполуку хлориду титану одержують як розчин в розплавленій хлоридній солі в окремій ємності, яка знаходиться поза реактором безперервного зворотного змішування шляхом взаємодії ТіСl4 з металевим титаном, диспергованим в розплавленій хлоридній солі, що повертається в цикл з реактора безперервного зворотного змішування. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким метал-відновник попередньо розчиняють в розплавленій хлоридній солі перед подачею в реактор безперервного зворотного змішування. 6. Спосіб за п. 5, за яким метал-відновник попередньо розчиняють в розплавленій хлоридній солі перед подачею в реактор безперервного зворотного змішування, застосовуючи розплавлену сіль, що повертається в цикл з реактора безперервного зворотного змішування, в ємності, де метал-відновник розчиняють в хлоридній солі. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким ємності для одержання розчиненої хлоридної солі титану та розчиненого металу-відновника є електрично ізольованими один від одного та також від реактора безперервного зворотного змішування. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким молярна концентрація розчинених катіонів титану з хлоридної солі титану становить менше ніж 25 % молярної концентрації хлорид-аніонів у вихідному розчині розплавленої солі. 9. Спосіб за п. 8, за яким молярна концентрація розчинених катіонів титану з хлоридної солі титану становить менше ніж 5 % молярної концентрації хлорид-аніонів у вихідному розчині розплавленої солі. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким молярна концентрація атомів розчиненого металу-відновника у вихідній розплавленій хлоридній солі становить менше ніж 3,5 % від хлорид-аніонів розплавленого сольового розчину. 6 UA 115784 C2 5 10 15 20 25 11. Спосіб за п. 10, за яким молярна концентрація атомів розчиненого металу-відновника у вихідній розплавленій хлоридній солі становить менше ніж 0,5 % від хлорид-аніонів розплавленого сольового розчину. 12. Спосіб за п. 1, за яким вихідний метал-відновник в реакторі безперервного зворотного змішування є в надлишку від стехіометричної вимоги, щоб відновити весь суб-хлорид титану у вихідній сполуці в реакторі безперервного зворотного змішування. 13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким температура реактора безперервного зворотного змішування становить менше ніж 800 °С. 14. Спосіб за п. 13, за яким температура реактора безперервного зворотного змішування становить менше ніж 650 °С. 15. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким час перебування в зазначеному реакторі виражають як співвідношення об'єму порошку титану всередині реактора безперервного зворотного змішування до об'ємної швидкості порошку титану, одержаного в реакторі безперервного зворотного змішування, та становить більше ніж п'ять хвилин. 16. Спосіб за п. 15, за яким час перебування в реакторі виражають як співвідношення об'єму порошку титану всередині реактора безперервного зворотного змішування до об'ємної швидкості порошку титану, одержаного в реакторі безперервного зворотного змішування, та становить більше ніж двадцять хвилин. 17. Спосіб за п. 1, за яким існує надлишок диспергованого титану, який повертають в оборот в ємність, в якій одержують розчинені сполуки хлориду титану, відносно стехіометричної вимоги щодо повного відновлення вихідного ТіСl4 до дихлориду титану. 18. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким сполукою хлориду титану є дихлорид титану. 19. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, за яким середнє вихідне співвідношення сполук хлориду титану та металу-відновника в реакторі безперервного зворотного змішування знаходиться в межах 0,1 % стехіометричного співвідношення, необхідного для повного відновлення хлоридної солі титану до металевого титану. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7