熔盐电解法制备金属钛

.钛金属的新制造工艺熔盐电解法刘仁柱、李俊梁、何庆波、张辉、周龙飞、温海明、王家平。1，钛原子编号22，元素周期表4周期 b系列。2，钛的特性：密度小、强度高、熔点高、优良耐高温性好的耐蚀性好的低温性能热导率和线膨胀系数低的1，钛的基本知识。3，钛及其合金的应用钛已成为优秀的口服安静材料、新的功能材料和重要的医学生物材料。它展示了广泛用于航空航天产业，并逐步向化工、船舶、汽车、体育娱乐设备、医疗器械、轻工业、建筑业等私营部门发展的巨大发展潜力。钛被称为“未来金属”和“第三金属”。4、钛的地壳含量和存在形式的钛的地壳丰富度为0.61%，地壳的含量仅次于金属元素中的Al，Fe，Ca，Na，k，Mg，排在第七位。钛的形态包括金红石(TiO2)和钛铁的共生矿FeO-TiO2。我国钛资源非常丰富，已掌握的钛资源储量近9亿t，居世界第一。攀枝花二氧化钛储量占全国94%，世界15%。钛和其他金属价格比较起来，5，钛的高成本在很长一段时间内成为扩大民间市场的瓶颈。钛的成本比钢和铝高得多。即矿山的成本，钛是钢的15倍，铝的3倍；板材成本，钛是钢的5o 83倍，铝的1o 25倍。第二，钛合金制造的新方法、2.1钛合金制造方法1、亨特钠还原工艺(钠法)2、克罗镁还原工艺(镁法)3、熔盐电解FFC剑桥工艺OS工艺EMR/MSE工艺、2.2今天海绵钛产业发展的两大趋势：大规模、机械化、自动化等镁热方法的进一步改进；二是对新型钛生产方法的研究。2 . 3 . 1 FFC剑桥法律提出的FFCCambridge process，英国剑桥大学金属科学与冶金系三名研究员(DerekFary，GeorgeChen，TomFarthin)于1997年提出的建议，2 . 3 . 2 ffc剑桥方法的原理是以多孔粒状TiO2固体为阴极，以碳质物质为阳极，熔化的CaCl2为电解质的固定相电解过程。电解时，阴极TiO 2溶解于电解质，分解为阳极放电排出氧气的海面上钛及氧离子，纯钛留在阴极上，海绵钛通过轻微粉碎研磨清洗，得到可销售的钛粉末。2.3 ffc剑桥方法，ffc-剑桥方法的原理如下图所示，工作温度约为900 ，电解的槽电压为3V。2.3 ffc剑桥方法，2.3.3电化学反应的全过程在Ti02(固体)电化学脱氧过程中还原的纯钛留在阴极上，阳极放电析出氧。2.3 ffc-剑桥法，2.3.4FFC-剑桥工艺原理流程图如下图所示，2.3 ffc-剑桥法。2.3.4 ffc示意图流程图下图：2.3 ffc-剑桥法。实验中发现，二氧化钛等绝缘体也能有效地起到电解阴极的作用。因为少量的氧气开始在阴极上移动，很快就会变成好的导体。2.3 ffc剑桥法，2 . 3 . 5 ffc剑桥法的优点(1)可以直接获得纯钛，也可以用于直接生产半成品钛制品。(2)制造钛合金所需的原料不是钛盐TiCl4，而是TiO2。因此，可以简化原料制造工艺，连续工艺，直接分离金属和氧气，形成合金，避免金属再熔工艺的能耗和燃烧。(3)将绝缘体的氧化物用作电化学电池的阴极，整个过程中没有活性强的液体或离子状态的金属，解决了合金生产中氧化和分离、活性金属的合金化等问题。2.3 ffc剑桥方法，(4)产品适用于粉末冶金成型，取消铸造、加工等昂贵的加工过程，节省了大量生产成本，缩短了生产周期。(5)适用于直接还原Ti、A1、b、Cr、Fe等许多金属氧化物。特别适合加工困难、成本高、活性强的金属。(6)新型无污染绿色冶金新技术。，2.3 ffc-剑桥法。2 . 3 . 6 ffc剑桥法要解决的问题钛和盐的分离c和Fe的污染，2.3 ffc-剑桥法。Kyoto大学的Ono和Suzuki在2002年钛协会年会上首次提出。其本质是CaCl2熔盐电解炉CaCl2熔盐中Ca对TiO2的热还原。该反应是阴极：ca2e=catio 2 2ca=ti 2c a2 2 O2-阳极：2.4OS方法，2.4OS方法，OS工艺原理示意图，2.5.1EMR/MSE工艺电子联盟差(EMR)/molenses alteleysis(MSE)是金属热还原工艺，其本质是熔盐电解。EMR插槽是钛还原插槽，MSE插槽是还原剂生产插槽。原料为TiCl4或TiO2、2.5 EMR/MSE工艺、2.5 EMR/MSE工艺，2.5.2EMR/MSE工艺原理图，2.5.3电化学反应还原罐中钛的赋存状态减少：阴极TiO2 4e=Ti 202-阳极Ca=Ca2 2e电解槽生产还原剂：阴极C 20=CO2 4e阳极Ca2 2e=ca，2.5 EMR/MSE工艺，2.5.4EMR/MSE工艺的特性