新型鈦冶金技術的開發
發布時間：2020-11-19
鈦是地殼中含量最豐富的元素之一，但是，自從鈦在200多年前被發現以來，因提煉困難一直被列為稀有金屬的行列。從20世紀后半葉起，隨著航空工業的發展，鈦冶煉才受到人們的關注。鈦是高熔點金屬，其密度較小，鈦合金的強度可與高強度鋼相媲美，同時具有很好的耐腐蝕能力，鈦合金的這些優點，使其當之無愧地被稱為“太空金屬”，又具有“海洋金屬”的美譽。然而，至今為止，全球金屬鈦的產量還不到原鋁產量的1%，也不到鈦白粉產量的1/10。造成這一現象的主要原因在于現行的鈦金屬生產方式的缺陷。目前，國內外鈦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。現在全世界都在努力開發新的鈦冶金技術。
最近，我國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鈦。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。
來源：搜鈦網
“寶雞盛輝鈦業有限公司，主營各種規格鈦棒、鈦加工件、鈦異形件；我們鈦棒的材料選用優良材質，符合標準，不偷工減料；我們鈦棒的規格多樣滿足您的需求；我們鈦棒的表面光滑、結構穩定、無凹凸、耐酸、耐堿、耐腐蝕、無裂紋。我們的目標是以優異的產品、可靠的質量、優越的終身效能費用比和有效的服務，滿足顧客日益增長的需要，質量是我們的自尊心。我們的生產理念：質量至上、用戶滿意、精益求精、務實創新。”
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