钛在高温下性质十分活泼.doc

钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。 工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应： FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O 为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+ 还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO47H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。 Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是： Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4 锻烧偏钛酸即制得二氧化钛： H2TiO3 = TiO2+H2O 工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至10001100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。 TiO22C2Cl2TiCl42CO 在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛： TiCl42Mg2MgC12Ti 这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材。体细节在这里不再多说，详见钛铁矿冶炼钛的工艺流程图 钛铁矿冶炼钛的工艺流程图。与此同时，FeO呈现更好的还原，不再需要铁的附加脱硫工序。碳的添加量不同时所得结果可看出，铁的脱硫同还原剂的添加量有关。添加的还原剂越多，在所有的情况下，渣中脱硫的能力就越高。根据Ohtani等的报导，硫在电解时吸收电子转入渣中，与此同时，氧在阳极放出电子，以CO的形式逸出。(3)$orel渣还原的能耗含钛渣的制造是一种大量消耗能量的过程。每吨渣的能耗超过2000kWh。在渣的制造过程中，电能的费用占3738，可由钛渣导电率高来加解释SoM渣进一步还4I原时，由于FeO减少，同时Tj2Os增加，导电率还要进一步增大，这对能耗将进一步产生不剥的影响。表3示出了Sorl渣还原熔炼时的能耗。该表十分清楚地表明，为进行还原，必须加入足够数量的碳，但是，当渣中FeO含量为2时，必需中止更进一步的还原，因为如不这样，能耗就会太高。表3还表明，用直流熔炼有明显的优点在能量的研究中，当从钛渣中脱铁时，必需把同时发生的T还原成”和T及其它金属的还原也一起计算在内。显然，在此情况下，必须安排足够多的还原剂，并在计算能耗时起重要作用。寰3Sorel渣还原熔炼时的能耗I噩含量()l0ISB叭c_一：I。38450000(每发装人量约2kg)交流kWht渣(4)RicbardsBay渣用不同还原剂量的还原试验的情况下，用无烟煤为还原剂时，RichardsBay渣还原的时间关系。RichardsBay渣的情况同Sorel渣一样。在球团熔化之后，还原过程几乎全部结束。渣的进一步还原同SoM渣一样，趋于稳定。还原剂的数量，只是在用601(重量)无烟煤熔炼球团时，才起重要作用。FeO含量大约可降至1。图6(略)表明，应用交流电加入不同数量的无烟煤时，RichardsBay渣还原的时间关系。还原能较快地使FeO含量达到2。接着还稍微发生进一步的还原。交流作业同样也使FeO含量大大减少。交流作业和直流作业的对比表明，使用直流作业熔炼时也具有明显的优点，这时，加入同量的煤，可以得到较低的FeO含量。(5)RichardsBay渣熔炼时，杂质的还原行为作为进一步还原熔炼原料的RJchazdBay渣尚有少量杂质，而这些杂质在以后的氯化过程中是有害的为查明RichazdsBay渣熔炼时杂质的行为，在图7(略)中绘出了渣中杂质含量相对于TiO2含量的变化情况。表4列出了RichardsBay渣中杂质的理论计算富集值和得到的最终含量。图5(略)表明，在用炉底阴极直流电从图7(略)可以看出，随着TiOz含量寝4RichardsBay渣成分的理论j9l望富囊值和实际得蓟的量终含量重量TiOzFeOSiO】Cr2O3V2O5M13OMgOA1】O3原材料795l15g303018037226105I95理论879123373022046278129240实际9221802000g022125085140仪是铣还原时的增加，还原的FeO量越来越少，直到FeOBay)含量达1(重量)为止(TiO2：90(重量)TiO：含量达84(重量)时，Richards左右)。So,el渣也显示了一样的关系(图Bay渣中的SjO2还投有还原。该渣中含大约4)。有一个