有色金屬冶金學：第3章 鈦冶金1

1、第第3章章 鈦鈦冶金（冶金（Metallurgy On Titanium）3.1 概述概述3.1.1 冶金冶金簡史簡史 1791年年 英國英國 格列蓋爾格列蓋爾(W.Gregor) 研究鈦鐵礦時發(fā)現了鈦的二氧化物研究鈦鐵礦時發(fā)現了鈦的二氧化物 1795年年 德國德國 克拉普羅特克拉普羅特(M.H.Klaproth)發(fā)現元素鈦并命名為發(fā)現元素鈦并命名為titanium 1910年年 美國美國 亨特亨特(M.A.Hunter)用金屬鈉還原用金屬鈉還原TiCl4制得了較純的金屬鈦制得了較純的金屬鈦 1925年年 瓦阿克爾瓦阿克爾(Van Arkel) 用碘化鈦熱離解法得到了高純金屬鈦用碘化鈦熱離解法

2、得到了高純金屬鈦 1940年年 盧森堡人盧森堡人 克勞爾克勞爾(W.J.Kroll)用金屬鎂還原用金屬鎂還原TiCl4制得了金屬鈦該法制得了金屬鈦該法 已經成為海綿鈦生產的傳統(tǒng)方法已經成為海綿鈦生產的傳統(tǒng)方法第二篇第二篇 鈦在地殼中豐度為鈦在地殼中豐度為0.56%第第位，按結構金屬算，僅位，按結構金屬算，僅次于鐵、鋁，屬于第次于鐵、鋁，屬于第金屬。金屬。 鈦是一種典型的鈦是一種典型的親巖石親巖石元素，存在于所有的巖漿巖中，元素，存在于所有的巖漿巖中，分布極廣：遍布于巖石、砂土、粘土、海水、動植物甚至分布極廣：遍布于巖石、砂土、粘土、海水、動植物甚至月球和隕石中。月球和隕石中。 TiO2-FeO

3、-Fe2O3三者可以可以形成無限固熔體，按三者可以可以形成無限固熔體，按照不同比例可形成多種化合物。已經發(fā)現的含鈦照不同比例可形成多種化合物。已經發(fā)現的含鈦1以上的以上的礦石有礦石有140多種，但有工業(yè)價值的只有十幾種，其中工業(yè)應多種，但有工業(yè)價值的只有十幾種，其中工業(yè)應用的是：用的是：鈦鐵礦（鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石金紅石（TiO2）和和白鈦礦白鈦礦（CaTiSiO2）。）。 1948年，世界產量年，世界產量2噸，目前噸，目前 全世界年產量全世界年產量10萬噸。萬噸。 我國從我國從1949年開始建設鈦冶煉工業(yè)。年開始建設鈦冶煉工業(yè)。 鈦的礦物資源鈦的礦物資源 3.1.2 鈦的性質鈦的性

4、質(1)(1)鈦的鈦的 第第IVB族，原子序數族，原子序數22，原子量，原子量47.90 。銀白色銀白色, , 外觀似鋼外觀似鋼。鈦有兩種晶型，在。鈦有兩種晶型，在882882以下為以下為 - -鈦鈦( (h.c.ph.c.p););高于高于882882為為 - -鈦鈦( (b.c.cb.c.c) )。 密度密度4.5054.505g/cmg/cm3 3, , 熔點熔點16601660 1010 ， 沸點沸點3262 3262 。鈦中的鈦中的C C、N N、O O雜質對鈦的硬度、脆性影響很大；雜質對鈦的硬度、脆性影響很大；FeFe增增加硬度、降低耐蝕性；微量加硬度、降低耐蝕性；微量O O、N

5、N （2 2）鈦的化學性質鈦的化學性質鈦的化學性質相當活潑，可與很多元素鈦的化學性質相當活潑，可與很多元素反應或形成固溶體。反應或形成固溶體。金屬鈦在金屬鈦在-196500 溫度范圍內，在溫度范圍內，在空氣中很穩(wěn)定?？諝庵泻芊€(wěn)定。鈦有強烈的吸氣性質。鈦有強烈的吸氣性質。鈦的耐蝕性。鈦的耐蝕性。3.1.3 鈦的用途鈦的用途 鈦材有三大特點：鈦材有三大特點： 比強度大；耐腐蝕；溫度適應范圍廣，比強度大；耐腐蝕；溫度適應范圍廣，在在-253500 。在航空、航天工業(yè)上應用。在航空、航天工業(yè)上應用?？罩薪饘倏罩薪饘?； 在化工（在化工（燒堿、造紙燒堿、造紙）、冶金（）、冶金（浸出槽、罐、管道、泵等浸出槽

6、、罐、管道、泵等）石油（石油（開采、石化開采、石化）等工業(yè)應用。）等工業(yè)應用。陸地金屬陸地金屬；船舶制造、海水淡化、海洋石油開采等：船舶制造、海水淡化、海洋石油開采等：前蘇聯建造的前蘇聯建造的3000t級核潛艇級核潛艇67艘，用鈦合金板制作雙層殼體。這些核潛艇具有無磁性，下潛深度深艘，用鈦合金板制作雙層殼體。這些核潛艇具有無磁性，下潛深度深(達達900m)和航：速快等特點，每艘用鈦和航：速快等特點，每艘用鈦560t；海上金屬海上金屬。 在國防工業(yè)中的應用：在國防工業(yè)中的應用：火箭、導彈火箭、導彈外殼、噴嘴、火箭發(fā)外殼、噴嘴、火箭發(fā)動機、高壓容器、液體燃料貯箱、機翼動機、高壓容器、液體燃料貯箱、

7、機翼兵器：兵器：炮筒、車輛、裝甲板、防彈背心、頭盔、炮筒、車輛、裝甲板、防彈背心、頭盔、雷達三角支架、坦克天窗雷達三角支架、坦克天窗 在醫(yī)療領域中的應用：在醫(yī)療領域中的應用：人造關節(jié)、假肢、輪椅、牙齒矯人造關節(jié)、假肢、輪椅、牙齒矯形器、金屬縫線形器、金屬縫線 。 在日用品方面的應用：在日用品方面的應用：網球、羽毛球的球拍；高爾夫球的球棒長柄、金屬網球、羽毛球的球拍；高爾夫球的球棒長柄、金屬面；擊劍用的面罩；登山用的冰杖、登山釘、螺釘；釣魚用的繞線架；滑雪用的把手、滑雪板；旅行用自行面；擊劍用的面罩；登山用的冰杖、登山釘、螺釘；釣魚用的繞線架；滑雪用的把手、滑雪板；旅行用自行車的車身、各零部件車

8、的車身、各零部件 功能材料：功能材料：超導、儲氫合金、形狀記憶合金超導、儲氫合金、形狀記憶合金3.1.4 鈦礦物鈦礦物 鈦通常以二氧化鈦或鈦酸鹽的形態(tài)存在鈦通常以二氧化鈦或鈦酸鹽的形態(tài)存在. 生產鈦主要礦物原料是生產鈦主要礦物原料是金紅石金紅石和和鈦鐵礦鈦鐵礦.金紅石中金紅石中TiO2的質量分數為的質量分數為95%左右，密度左右，密度4.24.3g/cm3, 主要產自澳大利亞。主要產自澳大利亞。鈦鐵礦組成為鈦鐵礦組成為FeTiO3，分布最廣。密度分布最廣。密度4.565.20g/cm3，呈黑色或黑褐色。呈黑色或黑褐色。中國的鈦資源：中國的鈦資源：巖礦巖礦主要集中在四川攀西地區(qū)，主要集中在四川攀

9、西地區(qū)，占全國總量的占全國總量的90以上，還有河北承德的大廟以上，還有河北承德的大廟地區(qū)；地區(qū)；砂礦砂礦集中在廣東、廣西、海南集中在廣東、廣西、海南3.1.5 現行鈦冶金工業(yè)的生產流程現行鈦冶金工業(yè)的生產流程現行鈦工業(yè)生產根據產品不同分為兩種類型現行鈦工業(yè)生產根據產品不同分為兩種類型: 第一類型：以第一類型：以金屬鈦金屬鈦為目標產品的海綿鈦為目標產品的海綿鈦制取制取(占鈦冶金總量的占鈦冶金總量的8%)金屬鈦工藝金屬鈦工藝; 第二類型：第二類型：鈦白鈦白生產生產.(占鈦冶金總量占鈦冶金總量92%) 不論不論Hunter法（鈉還原）還是法（鈉還原）還是Kroll（鎂鎂還原）生產鈦的過程還原）生產鈦

10、的過程, 都包括都包括三個主要步三個主要步驟、涉及驟、涉及二個循環(huán)二個循環(huán)： （1）富鈦料的制取。若用金紅石為原料，富鈦料的制取。若用金紅石為原料，這一步可省略。這一步的主要目的是盡可這一步可省略。這一步的主要目的是盡可能除取鈦鐵礦中組分鐵，提高原料中鈦的能除取鈦鐵礦中組分鐵，提高原料中鈦的品位。品位。 （2）TiCl4的生產。這一步是將鈦由氧化的生產。這一步是將鈦由氧化物形態(tài)轉變成氯化物形態(tài)。包括氯化過程物形態(tài)轉變成氯化物形態(tài)。包括氯化過程和粗和粗TiCl4的精制、純化過程。的精制、純化過程。 （3） TiCl4的還原。這一步是將鈦由氯的還原。這一步是將鈦由氯化物還原為金屬鈦的過程?；镞€原

11、為金屬鈦的過程。三個步驟制取金制取金屬鈦的屬鈦的兩種方兩種方法：法： （4）鎂循環(huán)鎂循環(huán)。內循環(huán)與外循環(huán)。內循環(huán)與外循環(huán)。 （5）氯循環(huán)氯循環(huán)。產品：鈦白、海綿鈦、金屬鈦及其制品、產品：鈦白、海綿鈦、金屬鈦及其制品、鈦鐵合金、金屬鈦粉、人造金紅石、四鈦鐵合金、金屬鈦粉、人造金紅石、四氯化鈦、鈦渣。氯化鈦、鈦渣。 兩個循環(huán)兩個循環(huán)氯循環(huán)Mg循環(huán)循環(huán) 3.2 鈦鐵礦精礦鈦鐵礦精礦的的還原熔煉還原熔煉預富集預富集方法之一方法之一 富集含鈦物料的原因富集含鈦物料的原因 （1）在后續(xù)工序中，減少其他原料消耗，）在后續(xù)工序中，減少其他原料消耗，降低生產成本；降低生產成本； （2）減輕后續(xù)分離、凈化）減輕后

12、續(xù)分離、凈化、處理副產品工處理副產品工序的負擔，簡化工藝過程；序的負擔，簡化工藝過程； （3）增大設備單位容積的產能。）增大設備單位容積的產能。鈦鐵礦精礦還原熔煉原理：鈦精礦中主要伴鈦鐵礦精礦還原熔煉原理：鈦精礦中主要伴生生FeO 和和Fe2O3，由于由于鈦和鐵對氧的親和力鈦和鐵對氧的親和力不同不同，它們的氧化物生成自由焓有較大的差，它們的氧化物生成自由焓有較大的差異，因此，異，因此，經過選擇性還原熔煉，分別獲得經過選擇性還原熔煉，分別獲得生鐵和富鈦渣生鐵和富鈦渣。 在礦熱式在礦熱式電弧爐電弧爐內，于內，于16001800高溫下還原熔煉鈦鐵礦。一般以高溫下還原熔煉鈦鐵礦。一般以無煙煤無煙煤或或

13、石石油焦油焦為為，所得凝聚態(tài)產物為，所得凝聚態(tài)產物為生鐵生鐵和和。由于。由于鈦鐵礦的熔化溫度約為鈦鐵礦的熔化溫度約為1470 ，所以還原過程大部分時間是在熔融狀態(tài)下進所以還原過程大部分時間是在熔融狀態(tài)下進行。行。，因此渣相，因此渣相浮在上面，熔融鐵水位于下面。浮在上面，熔融鐵水位于下面。固態(tài)還原過程固態(tài)還原過程(1500K) Fe2O3 + C = 2FeO +CO Fe2TiO5 + TiO2 + C = 2FeTiO3 +COFeTiO3+TiO2=FeTi2O5(亞鐵板鈦礦亞鐵板鈦礦) FeTiO3 + C = Fe + TiO2 + CO FeTiO3 + CO = Fe + TiO2

14、 + CO2 CO2 + C = CO主要是鐵氧化物的還原，主要是鐵氧化物的還原，Ti還原的很少還原的很少(TiO2、亞鐵板鈦礦亞鐵板鈦礦) 熔化造渣過程熔化造渣過程(15002000K)中溫：中溫：15001800K：相當數量的相當數量的TiO2被還原成：被還原成：Ti3O5,Ti2O3,TiO等低等低價鈦氧化物價鈦氧化物高溫：高溫：18002000K：鈦鐵礦被還原成鈦鐵礦被還原成TiC（入渣相）、入渣相）、Ti（溶解入鐵相）溶解入鐵相）鈦化合價變化順序：鈦化合價變化順序：TiO2 Ti3O5 Ti2O3 TiO TiC Ti(Fe)實際：熔煉工程中：實際：熔煉工程中：各種價態(tài)共存，相對數量

15、與熔煉溫度、還原度有關。各種價態(tài)共存，相對數量與熔煉溫度、還原度有關。還原工程中，還原工程中，CO的作用主要體現在低溫（的作用主要體現在低溫（10731273K）還原鐵氧化物。還原鐵氧化物。敞口電爐中作用很小敞口電爐中作用很小鈦渣產物的特點鈦渣產物的特點 （1）化學組成）化學組成 TiO2：7896%, FeO：3.46%, SiO2：0.884%, CaO：0.282%, Al2O3：1.253%, MgO：0.48%, MnO：12%, V2O5：0.15%, Cr2O3：0.21.7% （2）物相組成）物相組成 A、以以Ti3O5晶格結構為基礎的晶格結構為基礎的黑鈦石黑鈦石，屬于，屬于斜

16、方晶系，化學組成為：斜方晶系，化學組成為： m(Ti, Al, Fe)2O3 TiO2 n(Ti, Mg,Fe)O 2TiO2, m+n = 1 B、以以Ti2O3晶格結構為基礎的晶格結構為基礎的塔基洛夫石塔基洛夫石，屬于菱形晶格，化學組成為：屬于菱形晶格，化學組成為： u(Ti, Mg, Fe) O TiO2 v(Ti, Al,Fe)2O3, u+v = 1 C、嵌于上述兩相間的玻璃質嵌于上述兩相間的玻璃質 D、機械夾雜的微小金屬鐵珠機械夾雜的微小金屬鐵珠 E、少量的少量的TiC、 TiN、 TiO及其固溶體等及其固溶體等 選礦選礦熔煉熔煉分離分離3.3 預處理方法二預處理方法二從鈦鐵礦精礦

17、生產人造金紅石從鈦鐵礦精礦生產人造金紅石 人造金紅石用途人造金紅石用途 （1）制造氯化鈦的原料）制造氯化鈦的原料 （2）制備電焊條的涂料）制備電焊條的涂料 主要方法主要方法 （1）選擇氯化法）選擇氯化法 控制配碳量（約為精礦量的控制配碳量（約為精礦量的6 8 %），），在在8001000 下下，鈦鐵礦中的鐵被優(yōu)先鈦鐵礦中的鐵被優(yōu)先氯化并揮發(fā)：氯化并揮發(fā)： FeOTiO2(s) + C + 3/2Cl2(g) = FeCl3(g) + TiO2(s) +CO(g) 氯化后的固體料經過濕法除去過剩的碳氯化后的固體料經過濕法除去過剩的碳和和MgCl2, CaCl2, 磁選除去未被氯化的磁選除去未被氯

18、化的鈦鐵礦后，可獲得鈦鐵礦后，可獲得TiO2的質量分數達的質量分數達90%以上的人造金紅石。氯化過程在沸以上的人造金紅石。氯化過程在沸騰爐中進行。產生的騰爐中進行。產生的FeCl3可回收利用。可回收利用。 （2）還原銹蝕法）還原銹蝕法 將還原后的物料在酸性（將還原后的物料在酸性（NH4Cl的質量的質量 分數為分數為1.52%)水溶液中通空氣攪拌，水溶液中通空氣攪拌，使鐵變成使鐵變成Fe(OH)2，再進一步氯化變成鐵再進一步氯化變成鐵銹（銹（Fe2O3H2O)，呈細散粉末狀，就很呈細散粉末狀，就很容易將其漂洗出來，獲得的人造金紅石中容易將其漂洗出來，獲得的人造金紅石中的的TiO2的質量分數大于的

19、質量分數大于92%。（3）酸浸法）酸浸法 鹽酸法和硫酸法。鹽酸法和硫酸法。（4）其他方法）其他方法3.4 四氯化鈦的生產四氯化鈦的生產3.4.1 氯化反應的物理化學基礎氯化反應的物理化學基礎 TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) G0T = 199024 51.88T(J) (2981300K) 當當1000K時，時， G01000K = 147.1kJ KP = pTiCl4pO2/p2Cl2 = 2.0610-8 由此求得系統(tǒng)在由此求得系統(tǒng)在pO2=0.1MPa, pCl2=0.1MPa的條件下，四氯化鈦平衡分壓的條件下，四氯化鈦平衡分壓: pTiCl4

20、=2.06=2.061010-9-9MPaMPa。 因此，從反應熱力學角度看，因此，從反應熱力學角度看，二氧化鈦和氯二氧化鈦和氯氣之間的反應不能自動進行氣之間的反應不能自動進行。 但在有但在有碳碳存在的條件下，二氧化鈦的氯化反存在的條件下，二氧化鈦的氯化反應在較低的溫度（應在較低的溫度（700700-900 -900 ）下即能順利）下即能順利進行。其總反應式可表示為：進行。其總反應式可表示為： TiO2(s) + 2Cl2(g) + C(g)= TiCl4(g) + TiO2(s) + 2Cl2(g) + C(g)= TiCl4(g) + CO2(g)CO2(g) G G0 0T T = -1

21、94815 = -194815 53.30 53.30T T(J)(J) 當當1000K時，時， G01000K = -248115 kJ KP = pTiCl4pCO2/p2Cl2 = 9.261012 說明反應可以自動進行說明反應可以自動進行。3.4.2 影響氯化速度的因素影響氯化速度的因素 ( 1 )溫度。（溫度。（700）（2）氯氣分壓。）氯氣分壓。（3）氯氣流速。）氯氣流速。（4）沸騰層內）沸騰層內TiO2質量分數。質量分數。（5）物料特性。）物料特性。 3.4.3 鈦渣的沸騰氯化鈦渣的沸騰氯化在生產中有三種氯化的工藝方法在生產中有三種氯化的工藝方法,即固定即固定床氯化、沸騰氯化和熔

22、鹽氯化。床氯化、沸騰氯化和熔鹽氯化。沸騰氯化爐沸騰氯化爐 氯化溫度：氯化溫度：8001000 氯化過程為擴散控制氯化過程為擴散控制 沸騰層的特點：一定顆粒的固定物料被沸騰層的特點：一定顆粒的固定物料被一定流速的氣體（或）液體托起。一定流速的氣體（或）液體托起。 沸騰爐的構造及工作原理。沸騰爐的構造及工作原理。沸騰氯化系統(tǒng)沸騰氯化系統(tǒng) 從爐內排除的氣體含有：固體細顆粒；從爐內排除的氣體含有：固體細顆粒；TiCl4蒸氣，還含有其它氣體如產物及蒸氣，還含有其它氣體如產物及未反應的氯氣等。未反應的氯氣等。 與與TiCl4生產相關的各種氣體依沸點不同分三類：生產相關的各種氣體依沸點不同分三類： A、沸點

23、低于沸點低于150，在常溫下呈液態(tài)，在常溫下呈液態(tài)（ TiCl4 、VOCl3 、SiCl4 、CCl4 、PoCl3） B、沸點在沸點在150350之間，其特點之間，其特點是氣態(tài)直接變成固體物質（是氣態(tài)直接變成固體物質（AlCl3 FeCl3)TiCl4的熔點：的熔點：23度、沸點：度、沸點：136度度 C、高沸點氯化物（高沸點氯化物（MgCl2 、CaCl2 FeCl2 、MnCl2) 工作原理工作原理粗四氯化鈦的純度可達粗四氯化鈦的純度可達97.8%, 其中含有其中含有FeCl3、 MnCl2、 MgCl2 、SiCl4等雜質。等雜質。3.4.4 熔鹽氯化熔鹽氯化 熔鹽氯化是將一定組成和

24、性質的混合鹽放入熔熔鹽氯化是將一定組成和性質的混合鹽放入熔鹽氯化爐中熔化鹽氯化爐中熔化,加入富鈦渣和碳電解質還原加入富鈦渣和碳電解質還原劑劑,并通以氯氣進行氯化的方法并通以氯氣進行氯化的方法. 熔鹽氯化爐結構圖及工作原理熔鹽氯化爐結構圖及工作原理. 較佳熔鹽成分的質量分數較佳熔鹽成分的質量分數: TiO21.55%, C25%, NaCl1020%, KCl3040%, MgCl21020%, CaCl2510%, (FeCl2 + FeCl3)1012%, SiO236%, Al2O336%.與沸騰氯化相比，熔鹽氯化的優(yōu)缺點：與沸騰氯化相比，熔鹽氯化的優(yōu)缺點： （1）原料適應性強。）原料適應

25、性強。 （2）氣相產物中）氣相產物中TiCl4分壓高。分壓高。 （3）粗）粗TiCl4中雜質含量較少。中雜質含量較少。 （4）熔鹽氯化需消耗熔鹽，產生廢鹽。）熔鹽氯化需消耗熔鹽，產生廢鹽。3.5 粗四氯化鈦的精制粗四氯化鈦的精制3.5.1 粗四氯化鈦中的雜質及除雜方法粗四氯化鈦中的雜質及除雜方法 粗四氯化鈦中的雜質粗四氯化鈦中的雜質 固體懸浮物固體懸浮物和和溶解溶解于四氯化鈦中的雜質于四氯化鈦中的雜質 固體懸浮物固體懸浮物: TiO2、SiO2、MgCl2、ZrCl4、 FeCl2、 C、 FeCl3、 MnCl2、 CrCl3可溶于四氯化鈦的雜質可溶于四氯化鈦的雜質 常溫下為氣體的：常溫下為

26、氣體的： H2 O2 HCl Cl2 CO CO2 COCl2 COS 常溫下為液體常溫下為液體 S2Cl2 CCl4 VOCl3 SiCl4 CHCl3 CS2 CCl3COCl SnCl4 常溫下為固體常溫下為固體 AlCl3 FeCl3 NbCl5 TaCl5 MoCl5 C6Cl6 TiOCl2 Si2OCl6 提純粗四氯化鈦的方法提純粗四氯化鈦的方法 過濾法過濾法除取固體懸浮物；除取固體懸浮物；物理法物理法（蒸餾（蒸餾或精餾）和或精餾）和化學法化學法除取溶解雜質除取溶解雜質蒸餾法蒸餾法是基于溶解在四氯化鈦中的雜質是基于溶解在四氯化鈦中的雜質的沸點與四氯化鈦沸點的差別。在粗四的沸點與四

27、氯化鈦沸點的差別。在粗四氯化鈦中質量分數大于氯化鈦中質量分數大于0.1%的某些雜的某些雜質化合物的沸點及在四氯化鈦中的溶解質化合物的沸點及在四氯化鈦中的溶解度度. 物質物質沸點沸點/質量分數質量分數/%溶解度溶解度/%/ VOCl31270.10.3無限無限TiOCl2_0.040.50.44(20)2.4(120)SiCl4570.11.0無限無限AlCl31800.010.50.26（18)4.8(125)COCl28.20.00050.1555（20 ）2（80）TiCl4的熔點：的熔點：23度、沸點：度、沸點：136度度3.5.2 除釩除釩 利用四價釩化合物利用四價釩化合物(VOCl2

28、)難溶于難溶于TiCl4中的性質而將五價的中的性質而將五價的VOCl3還還原成四價的原成四價的VOCl2。 （1）銅法和鋁法）銅法和鋁法 VOCl3 + Cu = VOCl2 + CuCl AlCl3 + H2O = AlOCl +2HCl 3TiCl4 + Al = 3TiCl3 + AlCl3 TiCl3 + VOCl3 = TiCl4 + VOCl2 (2) 硫化氫法硫化氫法 2VOCl3 + H2S = 2VOCl2 + 2HCl + S (3) 碳氫化物法碳氫化物法 碳氫化物（如石油、礦物油）作還原劑，碳氫化物（如石油、礦物油）作還原劑， 加入到四氯化鈦中，加熱到加入到四氯化鈦中，加

29、熱到130 ，使碳，使碳氫化合物碳化，新產生的碳粒具有很大的氫化合物碳化，新產生的碳粒具有很大的活性，使活性，使VOCl3還原成還原成VOCl2。3.5.3 精餾法凈化精餾法凈化四氯化鈦精餾凈化在不銹鋼制的精餾塔四氯化鈦精餾凈化在不銹鋼制的精餾塔中進行中進行.精餾過程分兩階段精餾過程分兩階段: (1)蒸餾除去蒸餾除去SiCl4和其他低沸點的雜質。和其他低沸點的雜質。（2）將）將TiCl4蒸餾出來，使其與高沸點的蒸餾出來，使其與高沸點的雜質分離開，雜質分離開， TiCl4經冷凝后獲得含雜經冷凝后獲得含雜質極少的無色透明或微帶黃色的液體，質極少的無色透明或微帶黃色的液體，其雜質含量接近光譜純程度。

30、其雜質含量接近光譜純程度。3.6 鎂熱還原法生產海綿鈦鎂熱還原法生產海綿鈦3.6.1 還原過程基本原理還原過程基本原理用鎂還原法生產金屬鈦是在密閉的鋼制反用鎂還原法生產金屬鈦是在密閉的鋼制反應器中進行應器中進行.將純金屬鎂放入反應器中并充將純金屬鎂放入反應器中并充滿惰性氣體滿惰性氣體,加熱使鎂熔化加熱使鎂熔化(650 ),在在800900 下下,以一定的流速放入以一定的流速放入TiCl4與熔融的鎂反應。與熔融的鎂反應。 TiCl4 +2Mg = 2MgCl2 +Ti G01000K = -312.66kJ3.6.2 還原工藝實踐還原工藝實踐原料原料 還原劑鎂還原劑鎂; 精精TiCl4;氬氣。氬

31、氣。生產工藝生產工藝主體設備主體設備 還原反應器按有無內坩鍋分兩種；按排還原反應器按有無內坩鍋分兩種；按排放氯化鎂方式分為上排式、側排式和下放氯化鎂方式分為上排式、側排式和下排式三種。排式三種。3.6.3 還原產物的真空蒸餾和海綿鈦還原產物的真空蒸餾和海綿鈦砣的處理砣的處理真空蒸餾是基于在溫度真空蒸餾是基于在溫度8001000 下下鎂與氯化鎂有較大的蒸氣壓而鈦的蒸氣鎂與氯化鎂有較大的蒸氣壓而鈦的蒸氣壓很小壓很小,讓鎂及氯化鎂在真空下揮發(fā)后冷讓鎂及氯化鎂在真空下揮發(fā)后冷凝在冷凝器上凝在冷凝器上,鈦留在原來的還原罐內鈦留在原來的還原罐內,從從而使鈦與其他組分分離而使鈦與其他組分分離.真空蒸餾的方式及設備真空蒸餾的方式及設備 海綿砣的處理海綿砣的處理3.6.4 鎂還原法的主要技術經濟指標鎂還原法的主要技術經濟指標與鎂循環(huán)問題與鎂循環(huán)問題金屬回收率金屬回收率(從純四氯化鈦算從純四氯化鈦算起起)9598%(從鈦渣到商品鈦回收率小從鈦渣到商品鈦回收率小于于80%); 產品合格率產品合格率9296%;電能消耗電能消耗400010000kWh/