前蘇聯(lián)學(xué)者曾研究過從含釩廢料即VOCl3-TiCl4用鎂法共還原制取Ti-V鈦合金的方法。該法分三個(gè)步驟，首先是將VOCl3-TiCl4在熔鹽氯化爐中加碳氯化制取TiCl4-VCl4液體；其次將其精餾精制，得到純TiCl4-VCl4液；然后按鎂法工藝用它制得海綿鈦釩合金。另外，他們還進(jìn)行過類似的鎂法共還原TiCl4-MoCl5制取鈦鉬合金和鈉法共還原TiCl4-VCl4-MoCl5制取鈦鋁釩合金粉的研究。進(jìn)行過鎂法共還原制取Ti-MO鈦合金的研究，該法分兩步，先氯化金屬鉬制取MoCl5；再將其加入TiCl4中，然后攪拌均勻后用鎂法工藝共還原制得海綿鈦鉬合金。包括TiO2生產(chǎn)在內(nèi)的鈦工業(yè)每年需要消耗大量的鈦資源，隨著金紅石資源的逐漸枯竭和價(jià)格上漲，人們都轉(zhuǎn)向使用價(jià)廉的豐富的鈦鐵礦。
熔煉速度：真空自耗熔煉的速度與熔煉的電流大小有關(guān)，如圖8—30所示。在保證鑄錠質(zhì)量的前提下，提高熔速有利于增加生產(chǎn)效率。提高熔煉速度的主要方法是增加電壓和電流，一般以增加電流為好。
坩堝比：電極直徑與坩堝直徑之比簡(jiǎn)稱坩堝比，是影響鑄錠質(zhì)量和安全生產(chǎn)的重要參數(shù)之一。對(duì)于鈦而言，坩堝比一般在0.625～0.88之間。真空自耗熔煉時(shí)坩堝直徑與最小間隙的關(guān)系見圖8—31
目前有采用大斷面電極的傾向。大斷面電極的優(yōu)點(diǎn)在于電弧熱能均勻地分布在整個(gè)熔池表面，使金屬熔池呈扁平狀，增加了熔池固液兩相區(qū)的溫度梯度，有利于獲得成分偏析小、致密度高的優(yōu)質(zhì)鑄錠。
熔煉真空度：鈦及鈦合金的熔煉真空度一般為0.1～1.0Pa。
攪拌電流：金屬熔池的旋轉(zhuǎn)，對(duì)鑄錠質(zhì)量既有好的作用，也有壞的影響。合適的攪拌電流，可以細(xì)化晶粒，減輕結(jié)晶偏析的程度。通常是根據(jù)所熔煉的合金來確定攪拌電流
的大小和頻率。一般地說，有正偏析特征組元的鈦合金，在二次重熔時(shí)，選擇較低的頻率和較小的攪拌電流。
熔煉次數(shù)：一般采用兩次自耗鑄錠出成品，也有極少數(shù)鈦合金需要三次熔煉。
一次錠處理：一次錠一般不必乎頭和扒皮，只需清刷表面附著物即可轉(zhuǎn)入二次熔煉。
(1)高溫液相鎂還原法。高溫液相還原是在鈦的熔點(diǎn)(1668度)以上的溫度下進(jìn)行，此時(shí)鈦呈液體狀態(tài)，反應(yīng)器充惰性氣體氬(或氦)，并保持0.5～lMPa的壓力以使生成的MgCl4呈液體狀態(tài)存在。由于密度的差別，MgCl2浮在液體鈦的上面，液體MgCl2和液體鈦可連續(xù)或間歇放出，因此還原過程可連續(xù)進(jìn)行。取出的液體鈦在真空下固化為產(chǎn)品鈦錠，這就省去了海綿鈦中間過程，預(yù)計(jì)可大幅度降低金屬鈦的生產(chǎn)成本。
高溫液相還原反應(yīng)的主要困難在于液體鈦活性很大，反應(yīng)器材料問題難以解決。為解決這個(gè)問題，曾試驗(yàn)了一種冷卻反應(yīng)器壁的方法，即控制溫度使反應(yīng)器壁和高溫反應(yīng)區(qū)間形成一層凝固層，以避免液體鈦與反應(yīng)器壁直接接觸。但凝固層的形成和保持需要高精度的溫度控制，能否適合大規(guī)模操作還需要進(jìn)一步探索研究。
(2)氟鹽法，又稱鋁還原法。由美國礦務(wù)局奧爾巴尼研究中心發(fā)明的。它是用鋁還原鈦的氟鹽制取鈦合金，然后脫除合金中的鋁制得海綿鈦或鈦粉。1985年建立了試生產(chǎn)廠，隨后因故停產(chǎn)。我國學(xué)者也曾對(duì)此法進(jìn)行過探索性研究。
(3)電解法。美國、日本、前蘇聯(lián)、意大利、法國和中國都對(duì)該法進(jìn)行了長期和深入的研究。早期的電解槽構(gòu)型為隔膜式和籃框式。80年代初，美國道一豪梅特鈦公司曾一度建廠試生產(chǎn)，后停產(chǎn)關(guān)閉。1988年意大利馬克吉納塔公司宣布采用雙電極的新型電解槽工藝建廠進(jìn)行試生產(chǎn)，其后由于未達(dá)到預(yù)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也被迫停產(chǎn)關(guān)閉。
(4)流動(dòng)式連續(xù)氣相冶煉法。由大膠鈦公司提出，它是把作為種子的金屬鈦粒裝入反應(yīng)器中。從反應(yīng)器下部吸入原料TiCl4和金屬鎂氣體，在反應(yīng)器內(nèi)沸騰，TiCl4在處于流動(dòng)狀態(tài)的鈦粒表面上被鎂還原成金屬鈦。金屬鈦粒達(dá)到一定粒度后連續(xù)地取出。嚴(yán)格地講，這是一種半連續(xù)法工藝。
(5)連續(xù)液相還原法。日本學(xué)者深入研究了在普通溫度下(1000度)液相還原的可行性。具體實(shí)驗(yàn)方法為，在鎂還原工藝的反應(yīng)器內(nèi)，預(yù)加鋅，并用MgCl2層隔開鎂和鋅，同時(shí)加入TiCl4和金屬鎂。還原生成的鈦沉降至下部鋅中，形成低溶點(diǎn)Ti-Sn合金。含鈦分別為10%、17%、25%的合金，其熔點(diǎn)相應(yīng)為800度、900度、1000度，連續(xù)排出液態(tài)合金，然后將其進(jìn)行真空蒸餾除鋅，即得海綿鈦。
