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一种钛冶炼新方法将带来原料制取技术的新突破

[ 信息发布:智勝 | 发布时间:2021-08-11 | 浏览:629次 ]

从事钛金属生产制造的人知道,1940年卢森堡科学家“WJ克劳尔”发明镁热还原法制取海绵钛后,近80余年来,克劳尔生产流程:钛矿--电炉熔炼生产高钛渣--氯化生产四氯化钛--镁还原+蒸馏生产海绵钛的工艺路线被广泛应用。克劳尔法生产海绵钛的镁还原蒸馏法是一个高能耗、高二氧化碳排放的过程。多年来人们一直在研究探索一种更好的新工艺,以降低能耗、降低碳排放、低成本的海绵钛生产新工艺。科学家在钛冶炼领域进行了许多新的工艺方法尝试,但都没能有效的解决钛原料生产中的高能耗、高污染、高成本等实际问题,目前还没有一种新的钛金属冶炼新技术得到有效的推广应用。

近期,据日本东邦钛报道,美国Universal Achemetal Titanium(UAT)与东邦钛公司(Toho Titanium)合作,通过新的工艺技术方法,避免了在钛矿提炼反应时的碳元素加入,来解决工艺制取过程中温室气体二氧化碳的排出,探索出一种新的钛冶炼提取方法,即将带来钛原料制取技术的新突破,有望实现商业化应用。

克劳尔法(Kroll)钛金属提取法,是将粉末状钛矿(Ti02)置于熔炼炉中,注入氯气和还原剂煤焦,加热到1000℃左右实现化学反应,来制取液态四氯化钛,反应产生大量的二氧化碳气体。这种工艺方法生产一吨金属钛会产生大约10吨二氧碳气体,在镁还原蒸馏工序,将消耗掉大量的电能,生产一吨海绵钛大约需要消耗23万度电,并且蒸馏还原过程中钛金属中的杂质去除难度也非同一般,这就造成了海绵钛生产的高污染、高能耗、高成本等诸多弊端。

UAT公司研究的钛冶炼提取新工艺技术方法,是在粉末状钛矿(Ti02)中添加氟化钙和铝,混合物在冶炼炉中发生剧烈的铝热还原反应,燃烧反应后的氧化铝和氟化钙易于分离,再采用电解法将金属钛溶入电解液中,之后在电极表面形成固态的树枝状钛金属沉积物,经水洗或真空分离得到金属钛。此方法制取的钛金属杂质含量低,比克劳尔法的去除杂质效果好。这个工艺技术流程中没有碳元素的参与,解决了生产过程中二氧化碳的大量排放,工艺方法更加环保,此工艺流程的耗电量也比克劳尔法降低70%左右。生产中电解沉积制取的钛金属,可直接用于制取钛粉或用作生产纤维烧结多孔薄板等。新的工艺技术有效地解决了钛金属原料制取中的高能耗、高污染,并能获得纯度更高、成本更低的钛金属原材料。

在实验室研究的基础上,2021年日本东邦钛公司为这项新的提取技术建设了中试车间,包括不同型号的大小电解沉积槽等,并在试生产试验中优化改进了电解提纯工艺,成功批量化生产出比克劳尔法纯度更高、氧含量更低的钛金属,这为新技术的商业化应用迈出成功的第一步。





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