鈉還原生成物對鈦合金管的影響

鈉還原生成物的相態(tài)與熔體溫度有關(guān)，它們對還原過程影響較大。由于大型反應(yīng)器的橫截面大，熔體內(nèi)的鈦塊與反應(yīng)器壁間的間隙也寬，便于罐底鈉的上浮擴(kuò)散，對提高還原速度十分有利。這種影響對預(yù)加鈉工藝尤為明顯。鈉還原鈦合金管反應(yīng)是一個多相反應(yīng)，該過程常受到擴(kuò)散因素的影響。因此，在熔體表面進(jìn)行的總反應(yīng)速度與熔體的表面積有關(guān)，反應(yīng)器橫截面積越大其反應(yīng)表面積也越大。由于鈦合金管在大型反應(yīng)器內(nèi)，器壁離中心高溫區(qū)的距離較大，故器壁不易超溫，反應(yīng)容器空間大，反應(yīng)壓力被動小，操作平穩(wěn)，故可以允許采用較大的加科速度。但是，因鈉還原反應(yīng)熱效應(yīng)很大，故必須考慮排除上部余熱，才能進(jìn)一步提高加料速度。

當(dāng)熔體溫度小于800℃時，NaCl和其它一些生成物均為固相，此時熔體為一種固液混合物。由于生成的是固相產(chǎn)物，對反應(yīng)物的擴(kuò)散和接觸起阻礙作用，使反應(yīng)速度大為下降。另外，在這樣的溫度下還原反應(yīng)不能進(jìn)行到底，特別在低于650℃時，生成物為NaCl和TiCl2、TiCl3、鈦合金管的混合物。這是因四氯化鈦具有分步還原的特征，氣相TiCl4擴(kuò)散速度大，較易還原，一旦生成中間產(chǎn)物TiCl2和TiCl3后，便變成揮發(fā)性小的固體，使擴(kuò)領(lǐng)阻力大為增加，成為控制因素。欲提高低溫還原的反應(yīng)短度，可使物科成湍流狀態(tài)或進(jìn)行攪拌，以增加反應(yīng)物的反應(yīng)接觸面。這也是二段法的第一段低溫還原制取低價氯化欽常用的措施。

當(dāng)熔體溫度大于800度時，除鈦合金管外，NaCl生成物均為液相。由于Na、NaCl的比重差大，容易分層，熔體中的液鈉上浮的擴(kuò)散阻力小，有利于還原反應(yīng)。另外生成的鈦粒下沉并聚集成坨狀，一船不在熔體表面搭“橋”，對反應(yīng)物間擴(kuò)。放阻力小，大大提高了反應(yīng)速度，這種情況在大型反應(yīng)器內(nèi)尤為明顯。此時，還原速度很大，控制因素是必須及時排除余熱。但對于預(yù)加鈉法(特別是在小型反應(yīng)器內(nèi))的反應(yīng)后期，由于生成物的累積，镕體底部液鈉上浮的擴(kuò)散阻力較大，擴(kuò)散變成了控制因素，降低了反應(yīng)速度。實踐表明，當(dāng)NaCl呈液相時，它對還原過程的影響，并不大，可以不排放。而且，由于NaCl的覆蓋可使鈦合金管免受泄漏氣體的污染，但是卻降低了反應(yīng)器的利用率。