全世界都在努力開發(fā)新的鈦冶金技術(shù)

目前，國內(nèi)外鈦金屬主要是以鎂熱還原TiCl4來生產(chǎn)的，稱為Kroll法。其基本流程是：裝有金屬鎂的不銹鋼反應(yīng)器被升溫到950℃，注入精制過的TiCl4，發(fā)生反應(yīng)并放熱，反應(yīng)結(jié)束后副產(chǎn)品MgCl2和剩余的鎂用真空抽走，循環(huán)使用，待反應(yīng)器冷卻后，打開反應(yīng)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(píng)。該法生產(chǎn)成本高的原因主要有：
(1)耗時(shí)，全過程從TiO2的氯化開始到生產(chǎn)出海綿鈦需要17天;
(2)耗能，吸熱的化學(xué)還原與放熱的化學(xué)還原分別在不同的反應(yīng)器中完成，潛能未能利用，生產(chǎn)1噸鈦耗能6945kW·h;
(3)耗力：勞動(dòng)強(qiáng)度大，反應(yīng)需要在真空及保護(hù)氣氛下進(jìn)行，而且過程非連續(xù)，間歇操作;
(4)原料貴：Mg和TiCl4約占成本的71%;
(5)環(huán)境負(fù)荷大：TiCl4和Cl2具有強(qiáng)腐蝕性，生產(chǎn)過程需要在密閉體系中進(jìn)行，不允許有任何泄漏，也因此設(shè)備投資比較大。半個(gè)世紀(jì)過去了，該工藝并沒有發(fā)生根本性的改變，仍然是間歇式生產(chǎn)，未能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化，故生產(chǎn)成本很高。
鑒于以上原因，迫切需要一種能夠與今后生產(chǎn)量成十上百倍增長相對(duì)應(yīng)的冶煉方法。 氧化物的直接電解法――FFC法   如果能夠不經(jīng)由鈦的氯化物便能夠直接、連續(xù)地還原氧化鈦的話，就能夠高效、且低成本地生產(chǎn)鈦。最近，劍橋大學(xué)研究的FFC（不含氯的方法）法是一種先燒結(jié)原料TiO2 , 然后制成電極并作為陰極沉浸在熔融的氯化鈣（CaCl2）中, 再通過電解直接生產(chǎn)鈦的方法。該方法今后需要解決的課題是把鈦中的氧含量降到與克羅爾法相同的程度 直接電解還原＋電化學(xué)的方法  。

現(xiàn)在全世界都在努力開發(fā)新的鈦冶金技術(shù)。我國北京科技大學(xué)開發(fā)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(nèi)具有導(dǎo)電性，因此可以用于陽極電解溶出，同時(shí)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(gè)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(xué)計(jì)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(jìn)行燒結(jié)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(jìn)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(chǎn)物分布在電解池的不同區(qū)間，陽極反應(yīng)時(shí)鈦離子溶解進(jìn)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(jié)果顯示，電解產(chǎn)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(dá)到89%。USTB工藝通過碳熱還原制取TiCxOy固溶體，從而解決了單獨(dú)生產(chǎn)TiC，TiO的繁瑣，同時(shí)控制TiCxOy固溶體的成分，保證電解的連續(xù)進(jìn)行。目前此方法已進(jìn)入中期試驗(yàn)階段。