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海綿鈦制取技術(shù)取得新進(jìn)展,未來(lái)鈦材成本將大幅度降低

點(diǎn)擊次數:891   更新時(shí)間:2022-08-16 10:00:43     來(lái)源:本站

從事鈦金屬生產(chǎn)制造的人知道,1940年盧森堡科學(xué)家“WJ克勞爾”發(fā)明鎂熱還原法制取海綿鈦后,近80余年來(lái),克勞爾生產(chǎn)流程:鈦礦--電爐熔煉生產(chǎn)高鈦渣--氯化生產(chǎn)四氯化鈦--鎂還原+蒸餾生產(chǎn)海綿鈦的工藝路線(xiàn)被廣泛應用??藙跔柗ㄉa(chǎn)海綿鈦的鎂還原蒸餾法是一個(gè)高能耗、高二氧化碳排放的過(guò)程。多年來(lái)人們一直在研究探索一種更好的新工藝,以降低能耗、降低碳排放、低成本的海綿鈦生產(chǎn)新工藝??茖W(xué)家在鈦冶煉領(lǐng)域進(jìn)行了許多新的工藝方法嘗試,但都沒(méi)能有效的解決鈦原料生產(chǎn)中的高能耗、高污染、高成本等實(shí)際問(wèn)題,目前還沒(méi)有一種新的鈦金屬冶煉新技術(shù)得到有效的推廣應用。

電解沉積樹(shù)枝狀鈦晶

近期,據報道,美國Universal Achemetal Titanium(UAT)與東邦鈦公司(Toho Titanium)合作,通過(guò)新的工藝技術(shù)方法,避免了在鈦礦提煉反應時(shí)的碳元素加入,來(lái)解決工藝制取過(guò)程中溫室氣體二氧化碳的排出,探索出一種新的鈦冶煉提取方法,即將帶來(lái)鈦原料制取技術(shù)的新突破,有望實(shí)現商業(yè)化應用。

克勞爾法(Kroll)鈦金屬提取法,是將粉末狀鈦礦(Ti02)置于熔煉爐中,注入氯氣和還原劑煤焦,加熱到1000℃左右實(shí)現化學(xué)反應,來(lái)制取液態(tài)四氯化鈦,反應產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體。這種工藝方法生產(chǎn)一噸金屬鈦會(huì )產(chǎn)生大約10噸二氧碳氣體,在鎂還原蒸餾工序,將消耗掉大量的電能,生產(chǎn)一噸海綿鈦大約需要消耗2~3萬(wàn)度電,并且蒸餾還原過(guò)程中鈦金屬中的雜質(zhì)去除難度也非同一般,這就造成了海綿鈦生產(chǎn)的高污染、高能耗、高成本等諸多弊端。

UAT公司研究的鈦冶煉提取新工藝技術(shù)方法,是在粉末狀鈦礦(Ti02)中添加氟化鈣和鋁,混合物在冶煉爐中發(fā)生劇烈的鋁熱還原反應,燃燒反應后的氧化鋁和氟化鈣易于分離,再采用電解法將金屬鈦溶入電解液中,之后在電極表面形成固態(tài)的樹(shù)枝狀鈦金屬沉積物,經(jīng)水洗或真空分離得到金屬鈦。此方法制取的鈦金屬雜質(zhì)含量低,比克勞爾法的去除雜質(zhì)效果好。這個(gè)工藝技術(shù)流程中沒(méi)有碳元素的參與,解決了生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳的大量排放,工藝方法更加環(huán)保,此工藝流程的耗電量也比克勞爾法降低70%左右。生產(chǎn)中電解沉積制取的鈦金屬,可直接用于制取鈦粉或用作生產(chǎn)纖維燒結多孔薄板等。新的工藝技術(shù)有效地解決了鈦金屬原料制取中的高能耗、高污染,并能獲得純度更高、成本更低的鈦金屬原材料。

在實(shí)驗室研究的基礎上,2021年日本東邦鈦公司為這項新的提取技術(shù)建設了中試車(chē)間,包括不同型號的大小電解沉積槽等,并在試生產(chǎn)試驗中優(yōu)化改進(jìn)了電解提純工藝,成功批量化生產(chǎn)出比克勞爾法純度更高、氧含量更低的鈦金屬,這為新技術(shù)的商業(yè)化應用邁出成功的第一步。


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