Способ производства титана

011492 Настоящее изобретение относится к производству металлического титана из тетрахлорида титана восстановлением с использованием магния (т.е. магниетермическим восстановлением). По всему миру для производства титана путем восстановления магнием хлорида титана используют процесс Кролла (US 2205854). Реакцию осуществляют в стальном реакторе, в котором приводят в контакт расплавленный магний и газообразный хлорид титана, при этом титан получают в форме губки. И хотя этот процесс используется уже в течение примерно 50 лет, четкого понимания механизма задействованной реакции и образования губки до сих пор нет. Как полагают, реакция может быть представлена следующим уравнением:TiCl4(г) + 2Mg(ж) = Ti(тв) + 2MgCl2(ж) Таким образом, при преобладающих в реакторе условиях побочный продукт хлорид магния получают в виде жидкости, и это позволяет периодически удалять его из реактора. К сожалению, процесс Кролла является периодическим процессом с низкой интенсивностью и низким выходом титана вследствие загрязнения губки железом от реактора, к которому эта губка прилипает по мере своего образования. Более того, побочный продукт хлорид магния и любой непрореагировавший магний имеют тенденцию оставаться в пустотах, образовавшихся в титановой губке, и их необходимо впоследствии удалять с помощью стадии вакуумной перегонки. Она также является периодической операцией. Ввиду загрязнения губка должна рафинироваться посредством одной или более стадии вакуумно-дугового переплава до получения титана приемлемого качества. Требуются даже дополнительные стадии переработки в том случае, если титан необходим в виде порошка. Кроме того, данный процесс не является особо благоприятным для окружающей среды (из-за потоков отходов и нарушения герметичности окружающей завалку оболочки), и с ним могут быть связаны профессиональные заболевания и проблемы с безопасностью, поскольку этот процесс обычно требует значительных проводимых вручную вмешательств во время эксплуатации. С учетом этих недостатков, предпринимались попытки разработать альтернативные процессы непрерывного производства титана. Было предложено множество различных химико-технологических маршрутов, и их можно в широком смысле классифицировать либо на мокрые, либо на сухие в соответствии с физическим состоянием получаемого в ходе них побочного продукта хлорида магния. Что касается мокрого процесса, то некоторые исследования концентрировались на непрерывных вариантах процесса Кролла, при которых тетрахлорид титана вдувают в расплавленный магний с получением тонкодисперсных частиц титана. Один такой подход описан Деурой с соавторами (Deura et al.,1998, Met. и Matrls. Trans. 29B p. 1167-1173). Он подразумевает получение частиц титана путем вдувания газообразного тетрахлорида титана в ванну расплава хлорида магния, которая покрыта слоем расплавленного металлического магния. По мере того как тетрахлорид титана барботируется через слой хлорида магния, он реагирует с магнием на границе раздела между двумя этими жидкими слоями. Сообщались результаты исследований, полученных на установке лабораторного масштаба. Однако этот процесс оказался непригодным для практического промышленного осуществления. Это, вероятно, обусловлено связанными с этим процессом эксплуатационными проблемами. Еще один мокрый подход подразумевает распыление капелек расплавленного магния в камеру,содержащую пары тетрахлорида титана (см., например, патент США 5032176 на имя Каметани с соавторами (Kametani et al В этом процессе камеру поддерживают при температуре примерно 800 С с резервуаром расплавленного хлорида магния, предусмотренным у ее основания в виде поддона. Продукты реакции (частицы титана и расплавленный хлорид магния) падают в этот поддон с расплавленным хлоридом магния. Из поддона постоянно отводят два потока: один - поток, богатый хлоридом магния (верхний), а другой - богатый титаном (содержащий хлорид магния). Последний образуется в результате оседания обладающих более высокой плотностью частиц титана. Как и в других вышеупомянутых подходах, фазу хлорида магния удаляют со стадии реакции в виде жидкости. В сухих процессах предпринимают специальные меры для поддержания побочного продукта хлорида магния в газообразной форме. Так, в своем патенте США 4877445 Окудаира с соавторами(Okudaira et al.) предложили получать порошок титана в одну единственную стадию путем контактирования паров магния и паров тетрахлорида титана в пределах псевдоожиженного слоя. Этот слой (псевдоожиженный аргоном) эксплуатируют при высокой температуре (1100 С) и при низком абсолютном давлении (50 торр), так что единственным конденсированным веществом, которое может присутствовать в результате такой реакции, является металлический титан. Фаза побочного продукта хлорида магния при преобладающих условиях существует в виде пара и уносится из слоя инертным газом, используемым для псевдоожижения этого слоя. И хотя псевдоожиженный слой способствует проведению данного процесса на непрерывной основе, повышенные температуры имеют тенденцию вызывать спекание образующегося в реакторе тонкодисперсного титанового порошка, тем самым останавливая псевдоожиженный слой. Существуют также практические проблемы, связанные с непрерывной работой реактора при столь низких давлениях. В результате этих проблем промышленная реализация этого процесса является необоснованной. Общим моментом описанных выше предложений является то, что образование титана и отделение побочного продукта хлорида магния от титана происходит на одной единственной стадии. С этой целью-1 011492 является критически важным, чтобы титан и хлорид магния образовывались в виде различных фаз. Однако независимо от того, отделяется ли хлорид магния в виде жидкости или в виде газа, условия при работе в одну единственную стадию в значительной мере обуславливаются намеченным технологическим маршрутом отделения. Это может приводить в результате к компромиссу с точки зрения производительности по титану. В противоположность этим предпосылкам, настоящее изобретение имеет своей целью создание альтернативного процесса производства титана, который не обладает недостатками, связанными с описанными предшествующими способами. Соответственно, в настоящем изобретении предлагается способ производства титана по реакции тетрахлорида титана с магнием в реакторе с псевдоожиженным слоем, причем температура в этом реакторе выше температуры плавления магния и ниже температуры плавления хлорида магния, при этом реакция приводит к образованию содержащих титан частиц, и эти частицы удаляют из реактора и обрабатывают для извлечения титана. Из вышеприведенного будет понятно, что процесс по настоящему изобретению включает в себя две различные стадии. На первой стадии образуются содержащие титан частицы в результате реакции магния и тетрахлорида титана. Образовавшиеся частицы неизменно представляют собой фактически частицы композита, содержащего титан и хлорид магния, и поэтому изобретение будет описано более подробно со ссылкой на эти частицы композита. Впоследствии и на отдельной стадии эти частицы обрабатывают с целью извлечения титанового компонента. Эта обработка происходит после того, как частицы были удалены из реактора. По производству титана двухстадийным способом настоящее изобретение представляет собой фундаментальное отступление от общепризнанных технологий, которые нацелены на образование титана и отделение его от побочного продукта хлорида магния на одной единственной стадии. Главным в настоящем изобретении является температура в реакторе во время проведения данного процесса. Таким образом, необходимое условие изобретения заключается в том, чтобы температура в реакторе была выше температуры плавления магния, но ниже температуры плавления хлорида магния. В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что превращение тетрахлорида титана в титан при столь низких рабочих температурах способно давать титан с неожиданно высоким выходом и при подходящей высокой производительности. Согласно традиционным представлениям можно было предсказать, что это было бы невозможным. В контексте настоящего изобретения указание на температуру псевдоожиженного (кипящего) слоя означает среднюю или объемную температуру этого слоя. В пределах этого слоя могут существовать места локального перегрева вследствие локализации экзотермической реакции между магнием и тетрахлоридом титана. Однако для целей настоящего изобретения температура, наблюдаемая в таких местах локального перегрева, не должна рассматриваться как характеризующая температуру слоя. Без учета мест локального перегрева в пределах псевдоожиженного слоя, указанное необходимое условие проведения процесса по изобретению в отношении температуры означает, что в псевдоожиженном слое реагент магний будет присутствовать в виде жидкого расплава и что полученный в качестве побочного продукта хлорид магния будет присутствовать в виде твердого вещества. С учетом этого необходимого условия, температура псевдоожиженного слоя будет составлять от 650 до менее чем 712 С. Обычно температура слоя составляет от 650 до 710 С. Выбор рабочей температура будет основываться на множестве других факторов, как будет пояснено более подробно ниже. В одном варианте воплощения изобретения возможно введение в реактор элементов, которыми желательно легировать получаемый титан. В этом случае температура в реакторе должна также быть достаточно высокой для того, чтобы сделать легирующий(е) элемент(ы) жидким(и). Очевидно, что легирующий элемент выбирают таким образом, что с тетрахлоридом титана будет преимущественно реагировать магний, тем самым избегая какой-либо химической реакции с участием легирующего элемента. Легирующие элементы обычно представляют собой металлы, такие как алюминий. Однако необходимым условием является то, чтобы температура в псевдоожиженном слое оставалась ниже температуры плавления хлорида магния. Также можно вводить легирующие элементы в виде галогенидов для восстановления в результате реакции с магнием. В этом случае галогениды сплава испаряют и вводят в реактор в сочетании с тетрахлоридом титана. Эта технология может быть использована для введения, например, алюминия и ванадия. Для удобства изобретение будет описываться далее со ссылкой на производство титана, т.е. без легирующих элементов. Пожалуй, само собой разумеется, что при такой требуемой рабочей температуре титан будет получен в твердом виде. При температурах несколько ниже температуры плавления титана (1670 С) возможно, что частицы титана будут спекаться, особенно в том случае, когда эти частицы являются очень тонкодисперсными. Однако при рабочих температурах, используемых в процессе по настоящему изобретению, возникновение спекания является маловероятным даже в том случае, если в псевдоожиженном слое присутствует тонкодисперсный порошкообразный титан.-2 011492 Температура псевдоожиженного слоя может быть определена путем усреднения температуры, наблюдаемой в ряде местоположений в пределах этого слоя. В этом случае желательно измерять температуру слоя во множестве мест для того, чтобы минимизировать влияние мест локального перегрева на результаты измерения температуры. В качестве предпочтительного альтернативного варианта, в качестве характеризующей температуру слоя может быть принята температура на выходе инертного газа, используемого для псевдоожижения этого слоя. Вне зависимости от используемого метода, измерения температуры будут в типичном случае проводиться с помощью традиционного оборудования, такого как термопары. Является важным, чтобы при намеченной рабочей температуре процесса по изобретению и при преобладающих условиях в псевдоожиженном слое (включая степень перемешивания составляющих слой частиц) затравочные частицы, составляющие этот слой, не спекались. Это будет иметь значение при выборе затравочных частиц, предназначенных для использования в процессе по настоящему изобретению, особенно при его запуске. В принципе затравочные частицы могут быть выполнены из любого материала, который способен действовать в качестве реакционного центра для протекания реакции между расплавленным магнием и парами тетрахлорида титана. Однако в типичном случае затравочные частицы будут образованы из титана или из хлорида магния. Может быть использована смесь этих двух веществ. Исходный размер затравочных частиц будет варьироваться в зависимости от масштаба производства и желательного размера частиц продукта. В широком смысле исходный размер частиц составляет от 10 мкм до 2 мм, более вероятно - от 250 до 500 мкм. При запуске процесса по изобретению затравочные частицы загружают в подходящий реактор и псевдоожижают путем вдувания (обычно снизу) инертного газа, такого как аргон. Инертный газ будет нагреваться перед введением в слой затравочных частиц для того, чтобы довести температуру этого слоя до желательной рабочей температуры. Как отмечено выше, температура покидающего реактор инертного газа может быть принята в качестве характеризующей температуру слоя. Для управления температурой слоя может быть использован целый ряд параметров, регулируемых либо по отдельности, либо в сочетании, включая температуру вдуваемых в слой потоков инертного газа, тепловой поток через стенку реактора, скорость подачи (расход) реагента, температуру подаваемого реагента (и, следовательно, его фазовое состояние), причем предпочтительная стратегия регулирования будет зависеть от характерных для конкретного применения факторов типа конфигурации и масштаба реактора. Скорость, с которой инертный газ вдувают в упомянутый слой, может варьироваться для регулирования той манеры, с которой перемешиваются затравочные частицы, и степени перемешивания. При подходящем выборе затравочных частиц и, возможно, размера частиц, спекание частиц в пределах слоя не вызывает проблем. В этом случае та скорость, с которой инертный газ подают в слой затравочных частиц, может быть относительно низкой, поскольку нет необходимости в применении энергичного перемешивания для того, чтобы минимизировать спекание, или в управлении испарением фазы MgCl2 путем регулирования парциальных давлений в реакторе, как это практиковалось в высокотемпературных сухих процессах. Когда затравочные частицы доведены до температуры, в слой могут быть введены реагенты. Тетрахлорид титана обычно подают в реактор в парообразной форме из резервуара для хранения путем предварительного нагрева тетрахлорида титана. Магний может подаваться в реактор в виде твердого вещества, жидкого расплава или газа в зависимости от технологии его подачи. В условиях обычной эксплуатации магний подают в реактор в виде твердого вещества или жидкого расплава. Может оказаться сложным или непрактичным прокачивать расплавленный магний по трубопроводу в реактор, и поэтому магний в виде твердых частиц может оказаться на практике более удобным, поскольку в этой форме он может быть свободно текущим. Поэтому в качестве подаваемого в реактор магния может оказаться предпочтительным использовать магний в виде твердых частиц. Как правило, размер этих частиц магния будет обычно составлять от 40 до 500 мкм. Сказав об этом, следует отметить, что любой непрореагировавший расплавленный магний может быть собран на выходе из реактора и возвращен (рециркулирован) в этот реактор для реакции с тетрахлоридом титана. Это может иметь экономический и технологический смысл. На практике непрореагировавший магний может уносится из реактора в виде тонких испарений. В этом случае он может быть уловлен в связанной с реактором внешней системе. Альтернативно или дополнительно, непрореагировавший магний может извлекаться со дна реактора в виде слившихся шариков магния. Эти слившиеся шарики могут быть отделены от прочих находящихся в виде частиц веществ, которые могут присутствовать там, и рециркулированы в реактор. Предусматривается, что последний подход будет предпочтительным, поскольку извлечение испарений магния может быть проблематичным. На практике процесс по изобретению будет, вероятно, проводиться с небольшим избытком магния. Поэтому рециркуляция непрореагировавшего магния может быть важной особенностью этого процесса. Будучи доставленным в реактор, будь то свежий или рециркулированный, расплавленный магний может быть диспергирован встроенным (in situ) пульверизатором или подобным ему устройством распыления. Цель состоит в обеспечении расплавленного магния в тонкодисперсной форме. Вне зависимости от той формы, в которой магний подают в реактор, при имеющейся в реакторе температуре магний будет находиться в расплавленной форме.-3 011492 Реагенты доставляют в реактор таким образом, что они будут вступать в контакт и реагировать в пределах псевдоожиженного слоя. В одном варианте воплощения тетрахлорид титана вдувают в псевдоожиженный слой с инертным газом, используемым для псевдоожижения этого слоя. Это будет выполняться снизу слоя через один или более подходящим образом приспособленных каналов. Магний может доставляться через один или более впусков, предусмотренных в боковой стенке реактора. В одном варианте воплощения реактор является цилиндрическим, и магний доставляют через один или более впусков,которые являются тангенциальными по отношению к боковой стенке этого реактора. Также возможно,чтобы пары тетрахлорида титана доставлялись в реактор через один или более таких впусков, предусмотренных на боковой стенке реактора. В пределах псевдоожиженного слоя реагенты сближаются и взаимодействуют с образованием твердого титана и твердого хлорида магния на поверхности затравочных частиц. Эта реакция является экзотермической и поэтому в месте протекания реакции будет иметь место локализованный нагрев. Не желая быть связанными какой-либо теорией, полагают, что эта реакция протекает внутри внешнего слоя участвующих частиц и что локализованный нагрев может играть важную роль в образовании частиц композита, содержащего титан и хлорид магния. Таким образом, при протекании реакции между магнием и тетрахлоридом титана на поверхности затравочных частиц будут образовываться титан и хлорид магния. В зависимости от температуры псевдоожиженного слоя, теплота реакции может вызвать повышение температуры в локальном центре реакции и превышение температуры плавления хлорида магния, тем самым способствуя соответствующему локализованному плавлению хлорида магния. В свою очередь полагают, что реагенты будут растворяться в расплавленном хлориде магния или поглощаться (абсорбироваться) этим расплавленным хлоридом магния и реагировать в нем. Перемешивание псевдоожиженного слоя будет заставлять частицы, которые служили центром реакции, циркулировать в относительно более холодные части псевдоожиженного слоя, приводя в результате к затвердеванию хлорида магния. Этот процесс повторяется по мере того, как частицы циркулируют в этот слой. Частицы композита обычно содержат области титана, внедренного в матрицу хлорида магния. Это согласуется с предложенным выше механизмом, подразумевающим локализованное плавление хлорида магния и растворение/поглощение реагентов. В типичном случае такой композит содержит титан и хлорид магния в массовом отношении примерно 1:4. В виду такого механизма реакции, который предполагается задействованным, может оказаться предпочтительным использовать в качестве составляющих псевдоожиженный слой затравочных частиц. Если используют частицы титана, то хлорид магния должен сначала осадиться на его поверхности перед тем, как стать доступным для участия в качестве носителя в реакции магния/тетрахлорида титана. Сказав об этом, следует отметить, что использование хлорида магния привносит вместе с собой потенциальные проблемы с обращением вследствие его гигроскопичной природы. Преимущественно, частицы, образовавшиеся в результате реакции между магнием и тетрахлоридом титана, имеют тенденцию быть, по существу, сферическими. Сами по себе они являются свободно текущими (текучими), и это является выгодным с точки зрения удобства при обращении и транспортировке. Является предпочтительным, чтобы температура псевдоожиженного слоя была такой, что экзотермический эффект в результате реакции восстановления будет оказывать воздействие по повышению температуры (хотя и в очень локализованной области) до температуры, равной или превышающей температуру плавления хлорида магния. На практике для данных установочных параметров реактора (включая скорость подачи и стехиометрию реагентов, конструкцию реактора, исходные затравочные частицы и/или инертный газ) может оказаться возможным определить оптимальную в этом отношении температуру слоя путем отбора проб и анализа тех частиц, которые получены в результате реакции. Если частицы обладают описанными характеристиками композита, то можно сделать вывод, что температура слоя задана надлежащим образом. Если композиционная структура не наблюдается, то установленные параметры реактора могут быть отрегулированы по мере потребности для достижения желаемой морфологии по отношению к титану и хлориду магния, образующимся в результате реакции. Как уже отмечено,очень эффективным является регулирование температуры слоя путем изменения температуры инертного газа, используемого для псевдоожижения упомянутого слоя. Также очень важно, чтобы характеристики псевдоожиженного слоя (включая температуру и степень перемешивания) и/или скорость подачи реагентов были/была такими/такой, что исключается выход температуры из-под контроля. Это обусловлено тем, что, если в результате реакции объемная температура этого слоя повышается выше температуры плавления хлорида магния, начнет происходить спекание. Температура слоя должна контролироваться и соответствующим образом изменяться. То есть в предпочтительном аспекте изобретения процесс может проводиться непрерывно и в стационарных условиях (в непрерывном установившемся режиме) без необходимости в активном регулировании температуры слоя. В этом варианте воплощения теплота реакции эффективно поглощается (по меньшей мере, вследствие скрытой теплоты плавления, связанной с локализованным расплавлением хлорида магния) и распределяется по всему объему слоя. В этом случае способность слоя действовать в качестве теплоотвода для тепловой энергии, выделяемой при реакции магния/тетрахлорида титана, является сбалансированной относительно той тепловой энергии, которая фактически выделяется при протекающих внутри слоя реакциях,-4 011492 исходя из подачи реагентов. В типичном случае процесс по изобретению проводят при стехиометрическом соотношении реагентов или вблизи него из расчета по уравнению, отражающему реакцию восстановления. При этом может быть также выгодным подавать магний в слой в виде твердого вещества (порошка), поскольку некоторая тепловая энергия будет расходоваться на плавление магния. Таким образом, введение твердого магния может также действовать в качестве теплоотвода для тепловой энергии,высвобождающейся при реакции восстановления. Предполагается, что процесс по изобретению будет проводиться в непрерывном режиме при подаче реагентов и удалении частиц с подходящими размерами. Выгодным образом было обнаружено, что может оказаться возможным проводить процесс по изобретению в непрерывном режиме без необходимости в подаче свежих затравочных частиц. Это обусловлено тем, что данный способ может быть самозатравочным вследствие образования титана и хлорида магния в виде твердых веществ в пределах псевдоожиженного слоя. На практике столкновения между частицами внутри этого слоя могут вызвать дробление на осколки, причем полученные в результате этого осколки действуют в качестве затравочных частиц для последующих реакций. Здесь необходимо отметить, что частицы удаляют из слоя, исходя из их классификации по эффективному аэродинамическому диаметру (размеру, плотности, форме), так что небольшие вновь образовавшиеся затравочные частицы будут удерживаться в псевдоожиженном слое до тех пор, пока они соответствующим образом не укрупнились вследствие реакции между магнием и тетрахлоридом титана на поверхности этих частиц. Частицы могут быть удалены из слоя тогда, когда они достигли подходящего размера. В данном случае укрупненные частицы могут быть удалены из реактора посредством саморегулирующегося процесса, основанного на эффективном аэродинамическом диаметре частиц и на условиях псевдоожижения в пределах слоя. В одном варианте воплощения изобретения скорость подачи инертного газа в этот слой может регулироваться таким образом, чтобы обеспечить удаление частиц с подходящими размерами. В этом варианте воплощения по мере того, как уменьшается расход подаваемого в слой газа, способность потока этого газа предотвращать попадание частиц в канал подачи газа будет убывать до того момента,как частицы начнут падать в канал под действием силы тяжести. Таким образом, варьирование потока газа обеспечивает возможность отделения частиц на основе их массы, причем более тяжелые частицы будут удаляться преимущественным образом по сравнению с более легкими. В этом варианте воплощения подачу газа через этот канал используют в первую очередь в целях разделения частиц, а не для псевдоожижения слоя. Таким образом, по этой причине реактор будет также оборудован по меньшей мере одним дополнительным каналом подачи инертного газа в целях псевдоожижения слоя частиц. В одном варианте воплощения инертный газ доставляют в слой через концентрические сопла, а центральный канал при такой конструкции используется в целях разделения частиц. После того как частицы с подходящими размерами, в типичном случае имеющие диаметр в по меньшей мере 500 мкм, были удалены из псевдоожиженного слоя, их обрабатывают для извлечения титана. Во время переноса этих частиц из псевдоожиженного слоя и такой последующей обработки важно,чтобы частицы поддерживались в инертной атмосфере для предотвращения окисления титана. При этом титан, находящийся в частицах композита, может быть менее склонным к окислению благодаря матрице хлорида магния, которая присутствует вокруг них, но предотвращающие окисления условия должны, тем не менее, использоваться. Как отмечалось выше, образовавшиеся в ходе процесса частицы композита имеют тенденцию быть сферическими, и это может представлять собой преимущество с точки зрения течения частиц во время стадии последующей обработки. Извлечение титана может быть реализовано традиционными способами, такими как вакуумная перегонка или выщелачивание растворителем (с использованием растворителя хлорида магния). Этот растворитель может представлять собой жидкость или газ. Если хлорид магния необходимо обрабатывать с целью регенерации магния (электролизом), то отделенный от титана хлорид магния должен оставаться безводным. В этом случае должны применяться вакуумная перегонка (с последующей конденсацией хлорида магния) или использование неводного растворителя. Было обнаружено, что частицы композита,полученные способом по изобретению, очень хорошо поддаются традиционным методам разделения. Было обнаружено, что полученный титан обладает высокой чистотой и находится в такой форме, в которой он сразу же пригоден для последующей переработки и применения. Так как предложен двухстадийный процесс, в котором каждая стадия имеет единственный намеченный итог, возможно проектировать и проводить каждую стадию с оптимальными результатами. Это может быть невозможным в случае одностадийного процесса. Проведение двухстадийного процесса может также означать, что упрощаются общая компоновка и конструкция технологической установки. Тот факт, что процесс по изобретению проводят при относительно низкой температуре, также обеспечивает большую свободу в отношении выбора конструкционных материалов. Это с большой вероятностью приведет к экономическим выгодам. Процесс по изобретению может быть осуществлен в любой подходящим образом сконструированной установке. Специалист в данной области техники должен быть знаком с технологическим оборудованием, необходимым с учетом индивидуальных стадий описанного процесса. Специалист в данной области техники должен быть также знаком с подходящими материалами для реализации конструкции ус-5 011492 тановки, исходя из описанных здесь намеченных рабочих температур и т.п. Изобретение будет теперь проиллюстрировано со ссылкой на нижеследующие неограничивающие примеры. Пример 1. Цилиндрическую реакционную емкость с коническим основанием, выполненную из нержавеющей стали и имеющую внутренний диаметр в 200 мм и равное 4 отношение высоты к ширине, продували высокочистым аргоном, а затем нагревали снаружи до 680 С. Как только температура предварительно нагретого газа, измерявшаяся в контрольной точке на 50 мм выше верхней поверхности, в условиях обычной эксплуатации связанной со слоем, достигла 655 С, в систему загружали 60 г частиц титановой губки размером 500-1000 мкм. Как только температура в контрольной точке возвратилась к 655 С, подавали два исходных реагента. Тетрахлорид титана подавали с расходом 160 мл/ч в виде паров при температуре примерно 500 С. В этом примере фазой восстановителя служил металлический магний, который подавали с расходом 71 г/ч в виде тонкоизмельченного порошка (44-500 мкм), транспортируемого в низкообъемном потоке газаносителя аргона, поступающего в реактор при температуре примерно 500 С. Оба впуска реагентов были расположены у основания зоны псевдоожижения. Сразу после введения реагентов в псевдоожиженный слой температура покидающего слой газа повысилась на примерно 22 С, что согласуется с экзотермическим характером реакции. Реактор было легко эксплуатировать со слоем, остающимся псевдоожиженным, несмотря на его приближение к температуре плавления MgCl2, что указывает на возможность работы без спекания. В ходе испытания получали свободно текущие небольшие черные шарики (от 0,1 до 1 мм в диаметре), которые размягчались при контакте с влагой воздуха, и это подтверждает, что они содержали безводный хлорид магния (сильно гигроскопичный). Расход подаваемых в реактор реагентов намеренно повышали более чем в два раза на всем протяжении эксперимента, и при этом непрореагировавшего TiCl4 в очистителе отходящих газов обнаружено не было. Это был еще один непредвиденный результат, так как основанные на традиционных представлениях ожидания состояли в том, что превращение TiCl4 в Ti при низких температурах должно быть плохим. В условиях постоянного расхода газа можно было бы ожидать, что более высокие расходы реагентов подняли бы температуру слоя намного выше температуры плавления хлорида магния (712 С). На практике контрольная температура, которая характеризует объемную температуру псевдоожиженного слоя, оставалась ниже 700 С. Этот удивительный результат позже был приписан механизму, согласно которому выделяющаяся в результате реакции избыточная энергия поглощается самим слоем на превращение некоторой части MgCl2 на поверхности частиц из твердой фазы в жидкую (за счет скрытой теплоты плавления). Поэтому данный процесс является самоограничивающимся в рамкам широких пределов по температуре слоя, а, значит, способность удерживать слой в очевидно узком требуемом диапазоне(650-712 С) значительно улучшается. Превращение некоторой части поверхностного MgCl2 в жидкость также считают тем механизмом, за счет которого слой самозатравливает самого себя; капельки жидкого MgCl2 механически стряхиваются с частиц под действием, создавая новые центры для реакции/осаждения. Нагрев полученных в результате проведения этого опыта частиц композита в атмосфере инертного газа давал структуры пористого металлического титана, которые принимали форму и размер их предшественников - частиц композита. Стадия нагрева приводила к улетучиванию MgCl2, оставляя частицы титана, как и предполагалось изначально. Пример 2. Полученные в примере 1 результаты были подтверждены и количественно оценены в той же самой реакторной системе, за исключением того, что в процесс вводили затравку из частиц безводного хлорида магния. Пятьдесят грамм порошка химически чистого для анализа хлорида магния с размером частиц 325 меш транспортировали в атмосфере аргона в реактор, который был предварительно продут аргоном и подогрет до 680 С. Для достижения интенсивного псевдоожижения пропускали высокочистый аргон с расходом 50,5 л/мин при стандартных условиях. Как только температура в контрольной точке, измерявшаяся на 50 мм выше верхней поверхности слоя, возвратилась к 655 С, подавали два исходных реагента. Тетрахлорид титана подавали с расходом 518 г/ч в виде паров при температуре примерно 500 С. В этом примере фазой восстановителя служил металлический магний, который подавали с расходом 60 г/ч в виде тонкоизмельченного порошка (44-500 мкм) посредством газа-носителя аргона малого объема. Повышение температуры, наблюдавшееся во время этого испытания, составляло примерно 10 С,что опять же было меньшим, чем можно было бы объяснить только изменениями теплосодержания, и достаточным для удержания температуры в контрольной точке в пределах между температурой плавления металлического магния, но ниже температуры плавления хлорида магния. Испытание продолжалось в течение примерно 132 мин и дало 647 г твердого продукта в форме шариков с размером в интервале 45850 мкм. Несмотря на относительно низкую температуру и почти стехиометрическое соотношение реагентов, непрореагировавшего TiCl4 в очистителе отходящих газов уловлено не было. Высокая степень превращения была подтверждена сходимостью материального баланса с точностью до 0,5% от ожидаемого.-6 011492 Анализ методом сканирующей электронной микроскопии в естественной среде (от англ. Environmental scanning electron microscopy, ESEM) подтвердил, что продукт со стадии реакции состоит из дискретных частиц титана в сплошной фазе хлорида магния (фиг. 1 а и 1b). Состав продукта был следующим: 79,8 мас.% MgCl2 и 20,1 мас.% титана, что близко к ожидавшемуся, исходя из стехиометрии реакции. Для извлечения металлического титана этот продукт впоследствии нагревали в атмосфере аргона до 1200 С для избирательного удаления фазы MgCl2. Хотя отдельные частицы титана были тонкодисперсными, этот подход вызывал их перенос к внешнему фронту испарения подвижной фазой MgCl2, где они могли контактировать с другими частицами титана и объединяться по механизму спекания. Полученное в результате отложение принимало форму пустотелых шариков с почти сплошной оболочкой из металлического титана с приблизительно таким же самым диаметром, как и у исходной частицы композитаMgCl2/Ti. Изображение такой частицы в ESEM-микроскопе приведено на фиг. 2. Оставшаяся после термообработки масса составила 20,0% от первоначальной, что близко к ожидаемым значениям для случая, когда остаток составляет только титан. Мокрый химический анализ впоследствии подтвердил, что оболочка представляла собой почти чистый титан. По всему описанию и следующей далее формуле изобретения, если контекст явным образом не требует иного, термины содержать и включать в себя и их варианты, такие как содержит и содержащий, следует понимать как означающие включение указанного предмета или стадии или группы предметов или стадий, но не как исключение любого иного предмета или стадии или группы предметов или стадий. Ссылка на какой-либо предшествующий уровень техники в данном описании не представляет собой и не должна рассматриваться как подтверждение или любая форма предположения того, что этот предшествующий уровень техники составляет часть общеизвестных в Австралии сведений. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ производства титана путем осуществления реакции тетрахлорида титана с магнием в реакторе с псевдоожиженным слоем, характеризующийся тем, что реакцию осуществляют при температуре выше температуры плавления магния и ниже температуры плавления хлорида магния, и образовавшиеся содержащие титан частицы удаляют из реактора и обрабатывают для извлечения титана. 2. Способ по п.1, в котором реакцию осуществляют при температуре в пределах от 650 до 710 С. 3. Способ по п.1, в котором псевдоожиженный слой содержит затравочные частицы, образованные из титана или из хлорида магния, или смесь затравочных частиц титана и затравочных частиц хлорида магния. 4. Способ по п.1, в котором тетрахлорид титана подают в реактор в виде пара из резервуара для хранения путем предварительного нагрева тетрахлорида. 5. Способ по п.1, в котором в реактор подают магний в виде твердого вещества. 6. Способ по п.5, в котором в реактор подают порошкообразный магний. 7. Способ по п.1, в котором в реактор подают магний в виде жидкого расплава. 8. Способ по п.1, в котором непрореагировавший расплавленный магний стекает из реактора, и его возвращают в реактор для реакции с тетрахлоридом титана. 9. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, первоначально псевдоожиженный слой составляют из затравочных частиц хлорида магния. 10. Способ по п.1, в котором содержащие титан частицы удаляют из упомянутого слоя, когда они достигли подходящего размера, посредством саморегулирующегося процесса, основанного на эффективном аэродинамическом диаметре этих частиц и на условиях псевдоожижения внутри упомянутого слоя. 11. Способ по п.1, в котором удаляют из реактора и обрабатывают для извлечения титана содержащие титан частицы, имеющие диаметр по меньшей мере 500 мкм. Фиг. 1a/b. ESEM-изображения продукта низкотемпературной реакции: а) изображение отдельно взятой частицы;b) показывает дискретные частицы титана (светлые области),внедренные в сплошную фазу MgCl2 (темная фаза) Фиг. 2. ESEM-изображение пустотелого титанового шарика после термообработки частицы композита MgCl2/Ti