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全世界都在努力開發新的鈦冶金技術

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-5-25 15:06:19

目前,國內外金屬主要是以鎂熱還原TiCl4來生產的,稱為Kroll法。其基本流程是:裝有金屬鎂的不銹鋼反應器被升溫到950℃,注入精制過的TiCl4,發生反應并放熱,反應結束后副產品MgCl2和剩余的鎂用真空抽走,循環使用,待反應器冷卻后,打開反應器獲得海綿鈦。Kroll法自一開始就因其成本高、還原效率低而受到批評。該法生產成本高的原因主要有:
(1)耗時,全過程從TiO2的氯化開始到生產出海綿鈦需要17天;
(2)耗能,吸熱的化學還原與放熱的化學還原分別在不同的反應器中完成,潛能未能利用,生產1噸鈦耗能6945kW·h;
(3)耗力:勞動強度大,反應需要在真空及保護氣氛下進行,而且過程非連續,間歇操作;
(4)原料貴:Mg和TiCl4約占成本的71%;
(5)環境負荷大:TiCl4和Cl2具有強腐蝕性,生產過程需要在密閉體系中進行,不允許有任何泄漏,也因此設備投資比較大。半個世紀過去了,該工藝并沒有發生根本性的改變,仍然是間歇式生產,未能實現生產的連續化,故生產成本很高。
鑒于以上原因,迫切需要一種能夠與今后生產量成十上百倍增長相對應的冶煉方法。 氧化物的直接電解法――FFC法   如果能夠不經由的氯化物便能夠直接、連續地還原氧化鈦的話,就能夠高效、且低成本地生產鈦。最近,劍橋大學研究的FFC(不含氯的方法)法是一種先燒結原料TiO2 , 然后制成電極并作為陰極沉浸在熔融的氯化鈣(CaCl2)中, 再通過電解直接生產鈦的方法。該方法今后需要解決的課題是把鈦中的氧含量降到與克羅爾法相同的程度 直接電解還原+電化學的方法  。

現在全世界都在努力開發新的鈦冶金技術。我國北京科技大學開發了可溶陽極電解鈦提取方法,被稱為USTB工藝。由于鈦的碳氧化物在一定的成分范圍內具有導電性,因此可以用于陽極電解溶出,同時在陰極上獲得金屬。USTB工藝采用含鈦的可溶性陽極材料為鈦源,電解制取高純鈦。其具體工藝分為碳熱還原和熔融鹽電解兩個部分。工藝中可溶性陽極TiCxOy的制備是以TiO2和石墨為原材料,以一定的化學計量配比混合壓制,將壓制所獲的塊體原料在一定的熱處理溫度下進行燒結得到可溶性陽極材料TiCxOy。制備得到的塊體材料連接成陽極,在熔融鹽中進行電解。在電解制備金屬鈦的過程中,陽極原料和陰極金屬產物分布在電解池的不同區間,陽極反應時鈦離子溶解進入熔鹽,然后在電作用下遷移到陰極附近并在陰極界面沉積得到金屬鈦。分析結果顯示,電解產物鈦含氧量小于300×10-6,含碳量小于700×10-6,陰極電流效率可達到89%。USTB工藝通過碳熱還原制取TiCxOy固溶體,從而解決了單獨生產TiC,TiO的繁瑣,同時控制TiCxOy固溶體的成分,保證電解的連續進行。目前此方法已進入中期試驗階段。

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