金属钛的制取方法术正式版

1、文件编号：TP-AR-L2074金属钛的制取方法术（正式版）In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan,So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编订：审核：单位：内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074金属钛的

2、制取方法术(正式版)使用注虑：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成定的具有指导性，规划性的 可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情 况作相应修改，请在使用时认真阅读。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

3、 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内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074物（MX）的反应制备金属Mo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

4、 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，人们内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074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，02-在阳极以C02或C0的形式 析出。这种新型高纯

5、化方法，不仅用于钛的脱氧，而 且适用于铠、枚等稀土金属，并且可使氧含量降低到 lOppmo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CaC12为熔盐，在石墨或钛圮坍中进行 电解。所加电压2.8V3. 2V,低于CaC12的分解电 压(3. 2V3. 3V) o电解一定时间后，阴极由白色变为 灰色，在SEM下观察，0. 25um的Ti02转变为12 Um 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02-具有一定的溶解度，使析出的钛不易内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074被氧化

6、；另外，CaC12无毒，对环境无污染。与TiC14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、 C02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20xx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

7、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 法进行改内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074进，使之成为连续化生产工艺。其流程是：首先将 TiC14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

8、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。T1C14电解还原法从电解工艺过程角度看，采用 T1C14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。T1C14电解还原法第2页内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074是惟一一种曾经被认为是可能取代Kroll工艺的方 法，美国、前苏联、日本、法国、意大利、中国等都 对其进行了长期和深入的研究。采用TiC14电解还原 法在技术上首先需要将TiC14转变位钛的低价氯化物 且使之溶解于熔体中，同时，必须将阴极区和阳极区

9、隔开和使电解槽密封。意大利有人一直致力于TiC14电解法的研究，他 们通过对氯化法电解数据的分析，发现当温度在 900C以上，电解液中不存在Ti2 +或Ti3+,只有 Ti4 +和Ti。以此为依据所建立的电解工艺为： TiC14气体注入多层电解质中并被吸收。这个多相层 由钾、钙、钛、氯、氟的离子以及钾、钙等组成，并 且把钛阴极以及石墨阳极分开。在最低层生成的液体 钛沉到熔池底部至带有水冷的铜圮埸中，形成铸锭。 但是该方法得到的钛的纯度不高，效率低。内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074展望具有优越性能且资源丰富的钛从20世纪后 半叶起作为理想材料受到关

10、注，但迄今为止都没有从 稀有金属中摆脱出来，世界钛的年产量仅有数万吨。 由于Kroll法是以金属镁还原四氯化钛得到海绵状金 属钛，再加上流程长、工序多等因素的迭加，导致海 绵钛成本居高不下，影响了钛在各行业的应用，使其 在许多应用领域中尚未推广使用。但是，我们相信， 随着科技的发展，金属钛新的生产工艺开发、生产成 本的降低、生产规模的扩大，21世纪将真正成为钛 的世纪。入到工件表层，形成冶金型牢固结合的沉积层。 主机电源放电周期为10-310-1秒，高频率的放电和 电极棒（焊条）在工件表面的高速旋转扫描，可实现 大面积高效率的沉积涂层。为什么能实现“冷焊”（热输入低）？内部管理系列 INTER

11、NAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074这是因为放电时间（Pt）比放电间隔时间（It） 短，放电间隔期间热量迅速扩散到工件的其他部分， 因此热量不会集中在工件的处理部分，实现真正意义 的冷焊。为什么结合强度高？电极棒（焊条）瞬间被电弧离子化并转移到与其 接触的工件上面，同时出与等离子电弧的高温（8000-10000C ）在工件表层下形成如盘跟错节般的 坚固扩散层，因此结合强度高不会脱落。精密模具修补冷焊机设备特点:设备先进可靠，德国本土技术，国际水准大功率 氮气保护，可长时间工作。O旋转式自损电极，沉 积、堆焊效率高，冶金结合、涂层质密。0机多 用，可进行堆焊沉积、表面强化等功能。通过调节设 备的放电电压，和放电频率，可获得须求的堆焊或强内部管理系列 INTERNAL MANAGEMENT编号：TP-AR-L2074化涂层的厚度和光洁度。操作简单、低热输入，模具 修补时无须预热，堆焊的瞬间过程中无热输入，因而 模具不变形、不退火、咬边和残余应力，不改变模具 或产品金属组织状态。o电极来源广，经济实用。a 适用基材广，包括低碳钢、中碳钢、模具钢、不锈 钢、工具钢、铸铁、铸钢、铸铝、铝合金、铜合金、 鎳合金、碳鹄合金等，以及所有可