二氧化钛直接还原制取金属钛的工艺进展

镁热还原法（Kroll法）是实现工业化的海绵钛生产方法, 由于此法工艺流程长, 过程复杂而使得钛的生产成本居高不下, 严重影响了钛的应用, 因此有必要开发新的钛制取方法. 近年来由二氧化钛直接还原制取金属钛的工艺引起了研究者的广泛兴趣, 尤其是剑桥大学发明的FFC工艺在国际上掀起了新的钛还原工艺研究热潮, 随后Ono 和Suzuki提出了OS（钙热还原）工艺;Park等将EMR（电子中介反应）和MSE（融盐电解）的概念结合起来用于TiO2的金属热还原;Okabe等提出了PRP（预制还原）工艺. 介绍这几种二氧化钛直接还原的新工艺并对比分析了各自特点和发展趋势, 指出FFC工艺最有希望取代传统的Kroll法.     

钛制取工艺研究进展

系统地总结了目前国内外金属钛的制取方法,按照提取工艺和含钛原料的不同,将提取钛的方法分为热还原法和熔盐电解法。热还原法包括以TiCl4为原料的Kroll法、Hunter法、Armstrong法及EMR法,以TiO2为原料的OS法、PRP工艺和MHR法以及以钛酸盐为原料的热还原法,所采用的还原剂主要是液态或气态的活泼金属镁、钙、钠及其氢化物等。熔盐电解法包括TiCl4熔盐电解法,钛酸盐熔盐电解法以及以TiO2,TiO·mTiC或钛渣为原料的熔盐电解法,如FFC剑桥法、MER工艺、USTB法、QIT工艺、SOM法及离子液体电解法等;熔盐电解法所采用的电解质主要有NaCl,KCl,CaCl2以及这几种盐的混合物等。目前钛的工业化生产只有Kroll法和Hunter法,其他的热还原法由于产品不能满足要求且不能实现连续化等原因尚处于实验室研发阶段。FFC剑桥法直接以TiO2为原料进行熔盐电解获得金属钛,省去了TiCl4的生产步骤,缩短了提取钛的工艺流程,降低了能耗和成本,已成功开展了千克级的扩大化实验;离子液体电解法将二氧化钛的熔盐电解温度从近千度的高温降低至近室温,但因其较低的还原率和电流效率,该方法还有待进一步研究。因此,熔盐电解法将可能成为未来钛制取的发展方向而取代热还原法并由高温向低温方向发展。     

钛冶金工艺研究进展

综述了制备金属钛的几种方法，如镁还原法，钙还原法，钠还原法，熔盐电解法等，着重介绍了在这几种方法基础上发展而来的新工艺、新方法，其中包括直接化学还原TiO2的FFC剑桥工艺、导电介入还原法（EMR）、机械化学法（MCP）、预成型还原法（PRP），在分析各种方法的生产原理、特点以及其发展前途的基础上，发现以TiCl4为原料的钛的生产工艺，在降低成本和某些杂质（如Cl）含量的问题上普遍存在困难。未来钛冶金的发展方向是用还原二氧化钛为基础的连续式生产技术代替间歇式的Kroll法生产技术，并大力降低原材料和生产的成本。     

有色金属钛在高分子材料制备中的应用

金属钛具有优良的抗腐蚀性以及良好的高温性能。传统的金属钛生产方法 ,工艺非连续性较差,且高成本高能耗,对环境的影响大等缺点,严重限制了金属钛发展。为此,提出一种有色金属钛在高分子材料制程中的应用方法,通过钙热直接还原法制备金属钛,结合XRD、SEM、EDS、氧氮含量分析仪以及EDTA络合滴定等现代检测手段和方法,分别探讨了还原时间、Ca添加剂比例等因素对还原反应的影响,还进行了制备金属钛的动力学研究。通过仿真实验证明,提出的有色金属钛在高分子材料制备中的应用方法能够提高金属钛加工方法的连续性,并且降低了耗能及环境的影响。     

金属钛制备工艺研究进展

本文介绍了热还原法制备金属钛的工艺,包括Kroll法、镁还原低价卤化物、PRP法及Hunter法及电解法,包括电解TiCl4法、FFC剑桥工艺、EMR／MSE等,分析了各种方法的机理及特点。并且认为以TiCl4为原料制备钛工艺降低成本的空间很小;如能生产出低成本的TiCl4,钛成本高的问题将很快得以解决;从熔盐中直接电解TiO2制备金属钛,是低成本金属钛制备新工艺的发展方向。     

金属锆的制备方法

描述了金属锫的主要性质和应用,分析比较了镁还原法、熔盐电解法和氧化物直接电化学反应制备金属钛的工艺(FFC法)的工艺流程、产率和纯度并分析了各自的优缺点、应用现状以及发展趋势.镁还原法的发展方向是方法的连续化以及氯化镁电解循环使用;熔盐电解法应致力于保持电解过程的连续和电流效率的提高;FFC工艺需进一步提高脱氧速率和电流效率.     

钛的连续还原工艺研究

日本三菱金属中央研究所的佐藤一祐副主任研究员等最近对镁热还原法生产金属钛的连续还原工艺进行了新的研究。 鉴于过去众多的连续还原工艺方案都存在着还原生成物钛以固体形式排出的问题,该项研究则从开拓出一条在1000℃以下的低温下将钛熔体化而排出反应器外的新途径这一立场出发,对钛的连续还原工艺进行了新的探索。     

钛中矿综合利用研究进展

文章介绍了攀枝花地区钒钛磁铁矿的开发利用情况,对钛中矿综合利用发展趋势进行了展望.结合钛中矿各元素含最的特点,参考转底炉煤基直接还原技术和亚熔盐分解技术提出了"碳还原—亚熔盐分解"联合工艺提高钛中矿二氧化钛品位的新途径,该工艺可以显著提高二氧化钛的品位至钛精矿标准,满足作为钛白粉生产原料要求,具有广阔的应用前景.     

熔盐电解法制备钛及其合金的研究现状

伴随时代发展,制备钛及其合金的工艺愈发绿色环保。目前,熔盐电解法因其低能耗、污染小等特点在钛及其合金制备工艺中备受关注。本文就近些年来熔盐电解法中作为研究热点的FFC剑桥工艺、OS钙热还原法、固体透氧膜法(SOM)以及USTB法四种方法的还原机制进行详细的介绍,对其最近研究进展进行概述,对比分析其优缺点并以研究现状作为基础展望未来熔盐电解法的发展方向。     

钛冶金工业中的三个高端产品

简要叙述了钛冶金工业中三个高端产品海绵钛、高钛铁和纳米二氧化钛的发展概况。同时,提出了开发这些产品的三点看法：①金属钛市场是一个波动的市场,海绵钛生产规模的扩大应该逐步实现;②钛矿直接还原法或许是生产高钛铁的一种更合理的方法;③气相法制造纳米二氧化钛的方法可能是实现其规模化生产更有效的方法。     

日本金属钛制备工艺技术研究进展

综述了日本近年来在海绵钛制备、钛金属新型提取方法、钛屑回收提纯等工艺技术研究现状。重点介绍了日本大阪钛技术公司与东邦钛业公司在原料结构调整、海绵钛单炉产能提升、原料(TiCl_4与Mg)纯度及海绵钛质量提升等方面的生产技术进步;目前日本使用TiO_2含量为90%~92%的钛原料比例已达30%,海绵钛单炉产能达13 t,已建立Kroll法稳定生产制备纯度为99.999%(5N9)的高纯金属钛生产工艺。为降低金属钛生产成本,日本近年来还开发了钙热还原法(OS法)、电子中介反应与融盐电解法(EMR/MSE法)、预制还原法(PRP法)等新型钛金属提取方法,分析其工艺流程及技术特点的同时,对日本废钛屑回收利用制备TiCl_4、采用MgCl_2熔盐电解钛屑脱氧净化等新工艺进行了评述。虽然理论与试验均证明了各种新方法的工艺可行性,但若要使其替代现用Kroll法生产工艺,仍需在简化生成设备、提升生产效率、提升产品纯度等方面进一步开展研究。     

LiCl-KCl熔盐中电解还原钛铁矿的研究

在LiCl-KCl熔盐中,采用熔盐电解法还原钛铁矿,研究了电解时间、槽电压及电解温度对还原钛铁矿的影响,探讨了在熔盐中钛铁矿电解脱氧的机理。结果表明,钛铁矿还原优先生成铁,钛氧化物由高价到低价逐步还原,而未得到金属钛及其合金,说明在LiCl-KCl熔盐中,TiO的脱氧还原是钛铁矿熔盐电解生成金属钛及其合金的反应限制性步骤。     

海绵钛生产过程的能耗分析及新技术的提出

对传统的镁热还原法和TiCl4熔盐电解法生产海绵钛工艺流程中的能源分配及消耗情况进行了总结分析，重点提出了一种在熔融CaCl2体系中直接电解还原TiO2制取海绵钛的低能耗，无污染绿色新工艺。     

Selective Removal of Iron from Low-Grade Ti Ore by Reacting with Calcium Chloride

Metallurgical and Materials Transactions B - Recently, titanium metal production by molten salt electrolysis using CaCl2 as molten salt and TiO2 or rutile (94 to 96 pct TiO2) as feedstock...     

低成本海绵钛生产新方法

简要分析了传统金属钛的生产方法，指出依靠改进传统工艺无法改变钛生产成本高这一现状。系统总结了目前正在开发或改进的钛生产新工艺，指出二氧化钛熔盐电解直接提取钛生产工艺是最有希望取代传统的Kroll和Hunter工艺的一种新的提钛技术。     

熔盐氯化法海绵钛生产技术的应用与改进

熔盐氯化法海绵钛生产技术包括熔盐氯化-铝粉除钒-还原和蒸馏-氯化镁电解。本文概述了我国海绵钛生产现状,对熔盐氯化法海绵钛生产技术进行了介绍和评价,指出其工艺中的不足,并提出了一些建议。     

Ti_2O_3与AlCl_3共沉积方法熔盐电解制备Ti-Al合金

在NaCl-KCl熔盐体系中,以AlCl_3作为氯化剂,通过液相反应将钛的氧化物氯化为TiCl_3。对比TiO、Ti_2O_3、TiO_2的氯化效果,并综合AlCl_3与TiO、Ti_2O_3、TiO_2反应热力学分析,较好的结果是Ti_2O_3氯化为TiCl_3。采用不同的电化学测试手段研究了Al(Ⅲ)与Ti(Ⅲ)在Mo电极上的合金化过程,采用共沉积法制备TiAl_2、TiAl_3合金。同时借助于XRD和SEM手段对合金进行了分析,说明通过熔盐电解可以直接制备Ti-Al合金。     

真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率影响因素的研究

研究了各种因素对真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率的影响。研究结果表明：（1）在CaCl2熔盐体系中进行电解,当压力〈10Pa、电解温度850℃、电极间距5cm、阴极电流密度1．05A／cm^2、阳极电流密度0．8A／cm^2时,可有效避免海绵钛的二次氧化,降低槽电压,减少电流损失,从而提高电流效率;（2）采用混合熔盐体系CaCl2＋A,可较大幅度降低电解温度和熔盐电阻,从而提高电流效率;（3）可通过选择适宜的真空度、熔盐体系、电极间距、电流密度,保持规整的电解槽内型,使用纯度较高的熔盐和TiO2原料等提高电流效率。     

熔盐电解制备钛及钛合金研究进展

熔盐直接电解钛氧化物制备金属钛及其合金的机理至今仍是研究热点,目前主要存在两种解释：一是阴极氧化物得到电子,氧离子化后进入溶液,进而在阳极以气体的形态放出,而钛留在阴极;另外,熔盐中的Ca^2＋在阴极得到电子后生成金属钙,金属钙进一步还原钛氧化物得到金属钛。本文主要就近年来围绕两种机理展开的研究进行归纳总结,并在文献和实验的基础上通过能斯特方程计算推导钒钛磁铁矿直接熔盐电解制备钛合金的可行性,为实现经济、简洁的钛合金生产提供借鉴。     

熔盐电解SiO2/TiO2制备硅钛合金的研究

采用熔盐电解法通过直接电解SiO2、TiO2混合物料来制备硅钛合金。热力学计算结果表明,在700℃下,SiO2和TiO2的理论分解电压分别为1.28V和1.37V,生成的单质硅和钛在高温下能够自发进行合金化反应,生成硅钛系列合金,且容易倾向于生成稳定合金相TiSi2合金。研究表明,以摩尔比50∶1的SiO2/TiO2混合物料为原料,在等摩尔比的CaCl2-NaCl混合熔盐中,在700℃、2.4V槽电压下,经过5h电解后,制备得到TiSi2/Si合金,微观形貌为粒径0.2~2.5μm的多孔颗粒堆积,单质硅颗粒覆盖在TiSi2合金颗粒表面。