當前
鈦的生產采用金屬熱還原法，其是指利用金屬還原劑(R)與金屬氧化物或氯化物(MX)的反應制備金屬。金屬鈦生產方法的新動向世界鈦工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，盡管對Kroll法和Hunter法進行了一系列的改進，但它們均是間歇操作，小的改進并不能大幅度降低鈦的價格。因此應開發(fā)新的、低成本的連續(xù)化工藝才能從根本上解決高生產成本這一問題。實現(xiàn)工業(yè)化生產的鈦冶金方法為鎂熱還原法(Kroll法)和鈉熱還原法(Hunter法)。因為Hunter法比Kroll法生產成本高，所以目前在工業(yè)中廣泛應用的方法只有Kroll法。Kroll法從1948年開發(fā)當初就因其成本高、還原效率低而受到批評。半個世紀過去了，該工藝并沒有根本的改變，仍然是間歇式生產，未能實現(xiàn)生產的連續(xù)化。為此，研究人員進行了大量的實驗和研究。當前研究的重點有以下幾種方法：電化學還原法為了降低成本，人們對金屬鈦直接除氧進行了研究。國外有人用電化學的方法使鈦中固溶氧的濃度降低到檢出界限(500ppm)以下。他們認為在電化學除氧的過程中，除氧劑鈣在電解氯化鈣熔鹽時產生，在陽極以CO2或CO的形式析出。這種新型高純化方法，不僅用于鈦的脫氧，而且適用于釔、釹等稀土金屬，并且可使氧含量降低到10ppm。因此，從Kroll開發(fā)熱還原法當初就有將鈦的冶煉過程轉變?yōu)殡娊夥ǖ南敕ā?/div>
TiCl4電解還原法是惟一一種曾經(jīng)被認為是可能取代Kroll工藝的方法，美國、前蘇聯(lián)、日本、法國、意大利、中國等都對其進行了長期和深入的研究。采用TiCl4電解還原法在技術上首先需要將TiCl4轉變位鈦的低價氯化物且使之溶解于熔體中，同時，必須將陰極區(qū)和陽極區(qū)隔開和使電解槽密封。電化學的方法的工業(yè)化實驗的流程是：首先將二氧化鈦粉末用澆注或壓力成形，燒結后作陰極，以石墨為陽極，以CaCl2為熔鹽，在石墨或鈦坩堝中進行電解。所加電壓2.8V～3.2V，低于CaCl2的分解電壓(3.2V～3.3V)。電解一定時間后，陰極由白色變?yōu)榛疑趙ww.fjyuewei.com下觀察，0.25μm的TiO2轉變?yōu)?2μm的海綿鈦。以氯化鈣為熔鹽，最主要的原因是其價格低，并且對O2-具有一定的溶解度，使析出的鈦不易被氧化；另外，CaCl2無毒，對環(huán)境無污染。與TiCl4熔鹽電解相比，此方法所用原料是氧化物而不是易揮發(fā)的氯化物，所以制備過程可以簡化，而且產品質量高；不會發(fā)生鈦的各價離子間的氧化還原反應；陽極析出氣體為純氧氣(惰性陽極)或CO、CO2的混合氣體(石墨陽極)，易于控制，無污染。其流程是：首先將TiCl4氣體注入過量熔融的鈉中，過量的鈉起冷卻還原產物并攜帶產物進入分離工序的作用。除去鈉和鹽即可得到產品
鈦粉。產品中氧含量最低為0.2%，達到二級鈦的標準。對工藝略加改進，可生產VTi、AlTi合金。與Hunter法相比，該方法的具有連續(xù)化生產、投資少、產品應用范圍廣、副產物分解為鈉和氯氣可循環(huán)利用的優(yōu)點。該方法已經(jīng)接近了工業(yè)化生產，但仍然存在幾個問題，如怎樣進一步降低氧含量，產品成本如何等。TiCl4電解還原法從電解工藝過程角度看，采用TiCl4電解法比Kroll法和Hunter法均具有優(yōu)越性。
