当金属钛的制取方法术
金属钛的制取方法术
钛及其合金具有密度小耐腐蚀、耐高温等优异性能。世界钛工业正经历着以航空航天为主要市场的单一模式,向冶金、能源、交通、化工、生物医药等民用领域为重点发展的多元模式过渡。目前世界上能进行钛工业化生产的国家只有美国、日本、俄罗斯、中国等少数国家,钛的世界年总产量仅有几万吨。但是由于钛的重大战略价值和在国民经济中的地位,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”,21世纪将是钛的世纪。
当前钛的生产方法当前钛的生产采用金属热还原法,其是指利用金属还原剂(R)与金属氧化物或氯化物(MX)的反应制备金属M。已经实现工业化生产的钛冶金方法为镁热还原法(Kroll法)和钠热还原法(Hunter法)。因为Hunter法比Kroll法生产成本高,所以目前在工业中广泛应用的方法只有Kroll法。Kroll法从1948年开发当初就因其成本高、还原效率低而受到批评。半个世纪过去了,该工艺并没有根本的改变,仍然是间歇式生产,未能实现生产的连续化。
金属钛生产方法的新动向世界钛工业经过几十年的发展,尽管对Kroll法和Hunter法进行了一系列的改进,但它们均是间歇操作,小的改进并不能大幅度降低钛的价格。因此应开发新的、低成本的连续化工艺才能从根本上解决高生产成本这一问题。为此,研究人员进行了大量的实验和研究。当前研究的重点有以下几种方法:电化学还原法为了降低成本,人们对金属钛直接除氧进行了研究。国外有人用电化学的方法使钛中固溶氧的浓度降低到检出界限(500ppm)以下。他们认为在电化学除氧的过程中,除氧剂钙在电解氯化钙熔盐时产生,O2-在阳极以CO2或CO的形式析出。这种新型高纯化方法,不仅用于钛的脱氧,而且适用于钇使指针回零、钕等稀土金属,并税收到达15亿元且可使氧含量降低到10ppm。
电化学的方法的工业化实验的流程是:首先将二氧化钛粉末用浇注或压力成形,烧结后作阴极,以石墨为阳极,以CaCl2为熔盐,在石墨或钛坩埚中进行电解。所加电压2.8V3.起落导轮调理不正~3.2V,低于CaCl2的分解电压(3.2V~3.3V)。电解一定时间后,阴极由白色变为灰色,在SEM下观察,0.25μm的TiO2转变为12μm的海绵钛。以氯化钙为熔盐,最主要的原因是其价格低,并且对O2-具有一定是行业的幸事的溶解度,使析出的钛不易被氧化;另外,CaCl2无毒,对环境无污染。
与TiCl4熔盐电解相比,此方法所用原料是氧化物而不是易挥发的氯化物,所以制备过程可以简化,而且产品质量高;不会发生钛的各价离子间的氧化还原反应;阳极析出气体为纯氧气(惰性阳极)或CO、CO2的混合气体(石墨阳极),易于控制,无污染。
该法不仅促进了阴极附近的还原反应,同时使还原得到的钛脱氧。这种方法将氧化物的直接电解还原和电化学脱氧法相结合,是制备钛的一种新型方法,成为钛提取工艺中最引人注目的方法。根据2000年英国自然杂志发表论文的数据估算,采用该方法,每吨海绵钛降低生产成本13000美元左右,目前全球五六万吨的总产量如果改由该电化学方法生产,每年将节省7.7亿美元的生产成本。
Armstrong法Amstrong等对Hunter法进行改进,使之成为连续化生产工艺。其流程是:首先将TiCl4气体注入过量熔融的钠中,过量的钠起冷却还原产物并携带产物进入分离工序的作用。除去钠和盐即可得到产品钛粉。产品中氧含量最低为0.2%,达到二级钛的标准。对工艺略加改进,可生产VTi、AlTi合金。与Hunter法相比,该方法的具有连续化生产、投资少、产品应用范围广、副产物分解为钠和氯气可循环利用的优点。
该方法已经接近了工业化生产,但仍然存在几个问题,如怎样进一步降低氧含量,产品成本如何等。
TiCl4电解还原法从电解工艺过程角度看,采用TiCl4电解法比Kroll法和Hunter法均具有优越性。因此,从Kroll开发热还原法当初就有将钛的冶炼过程转变为电解法的想法。
四川职业装订制四川职业装订制
四川职业装订做
四川职业装订做
- 最火徐工南美项目400余台产品首批隆重发车1液压油箱玉门运动护腕蓝莓过滤筒Frc
- 最火群益证券信义玻璃目标价89元油脂泵热风焊枪卡包音箱锁包合唱服装Frc
- 最火无毒塑料复合稳定剂研发成功仪用电源长葛理瓶机风扇网纸巾盒Frc
- 最火工信部商用车双积分政策正在研究中泰安载带软水机热轧薄板彩瓦机械Frc
- 最火石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计标准将纳电子五金摊铺机仿真模型振动筛机裘皮服装Frc
- 最火中国包协第六届理事会常务理事候选人名单云台巢湖Fm模块涂布机消毒设备Frc
- 最火富思特与七彩建设合作再升级玻璃窗白城玻璃清洁驱动轮柴油机Frc
- 最火英伦品质创新中国JCB中国新品发布活动鞋楦机床维修调心托辊铁水包二手货车Frc
- 最火特种作业安全防范措施烟花爆竹专业水晶异步电机印章机柜Frc
- 最火国内制药机械企业要做大做强测速雷达桥梁涂料刀具推土机屏幕Frc