金屬鈦新冶煉工藝

金屬鈦憑借優(yōu)異的性能，使其成為可取代鐵、鋁的21 世紀金屬，但由于目前世界上普遍采用的Kroll 法存在工藝流程復雜、生產周期長、成本高等缺點，使得鈦的應用受到了極大的限制。新冶煉工藝有：

1、FFC劍橋法

英國劍橋大學科學家Fray等人提出了熔融鹽電解TiO2制備金屬鈦的FFC 法。方法一經提出便引起世界鈦冶金科研工作者的廣泛關注。

FFC 法采用石墨陽極，燒結成型的TiO2為陰極，以熔融CaCl2為電解質在1223K溫度下電解，可在陰極生成多孔海綿鈦。其反應原理概括為TiO2陰極得電子還原成金屬鈦，氧離子轉移到陽極失電子生成O2或與石墨結合生成碳氧化合物。

2、OS法

Ono和Suzuki開發(fā)的OS法結合了TiO2的鈣熱還原與CaO 的電解兩個過程。在還原區(qū)域，金屬鈣在1173K溫度下還原不斷加入的TiO2粉末并生成副產品CaO；在電解區(qū)域，采用2.7~3.2V直流電壓電解溶解在熔融CaCl2中的CaO，在提供還原劑金屬鈣的同時實現(xiàn)了鈣的循環(huán)利用。電解過程中陽極、陰極和電解質分別為石墨坩堝、金屬鈦網和熔融CaCl2，恒壓連續(xù)電解還原生成還原劑鈣；鈣熱還原過程中鈣將TiO2還原生成金屬鈦與CaO。

3、EMR/MSE法

EMR/MSE法是EMR與MSE法的聯(lián)合方法。EMR/MSE 法是將盛有TiO2粉末或成型體的不銹鋼容器沉浸在熔融CaCl2中，采用鈣鎳液態(tài)合金由EMR法制取金屬鈦，并通過MSE法電解溶解在熔鹽中的副產物Ca2+再次合成鈣鎳合金，為后續(xù)反應提供還原劑。其中分別包括還原槽(EMR)反應和電解槽(MSE)反應，在還原槽(EMR)反應中二氧化鈦與鈣反應生成鈦。

4、PRP工藝

PRP 工藝是Okabe 在直接氣相還原TiO2粉末的基礎上提出的一種預成型氣相鈣熱還原制備金屬鈦的改進方法。首先將TiO2粉末、助焊劑(CaCl2，CaO)、粘結劑(火膠棉)按適當比例混合充分后預制成一定的形狀，在1073K下燒結成型，然后置于密閉不銹鋼容器中，在1073~1273K溫度下用鈣蒸氣進行還原，最后產品進行酸洗和真空干燥得到金屬鈦。

5、USTB工藝

USTB工藝利用具有金屬導電性的可溶性陽極固溶體材料電解制備高純鈦的新方法。該方法主要分為TiC·TiO固溶體的制備與TiC·TiO固溶體的熔融鹽電解制備金屬鈦兩個過程?？扇苄怨倘荏w的制備由TiO2與C粉或TiO2與TiC按摩爾質量比為1:2充分混合后，在2940~9800N/cm2的壓力下壓制成型，然后在1273~1673K溫度下真空燒結4h制得。電解過程以燒結成型固溶體為陽極，碳鋼棒為陰極，NaCl-KCl 共熔鹽為電解質，在1073K 溫度下電解制取金屬鈦。