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钛的冶炼技术有哪些?​

2022-04-18 09:05:44

虽然钛被发现,但是一直没有被开采使用,一直到1910年,美国化学家亨特在700-800℃高温下用钠还原四氯化钛,首次得到了99.9%的金属钛,但总共不到1克。这种方法被称为“亨特法”。不过,亨特法使用的还原剂是昂贵的钠,只能用于钛的少量制备。不能满足大规模生产。1932年,来自卢森堡的美国科学家克罗尔用相对便宜的钙在800多度高温下还原四氯化钛的方法获得成功,这才开始商业化。几年后,他又用更加易于保存的镁代替钙,这种方法一直沿用至今,被称为“克劳尔法”。

到了1948年,美国杜邦公司发现了采用镁还原-真空蒸馏法成吨生产钛的新工艺,这标志着钛工业化生产的开始。这个工艺分成三步:第1步二氧化碳生成四氯化钛 TiO2+Cl2+2C=2CO+TiCl4,第2步用金属镁还原四氯化钛TiCl4+2Mg → Ti+2MgCl2,用真空蒸馏除去海绵钛中的氯化镁和过剩的镁,从而获得纯钛。第3步,从反应釜里出来的是一种多孔的、看起来像海绵的灰色物质,被称为海绵钛。

海绵钛在电炉中熔化成液体,然后才能铸成钛锭。由于反应需要在高温下进行,可见钛材料在生产过程中需要大量的能量,这就是钛材料昂贵的原因。

因为使用克劳尔法制备的金属钛质量更好,生产的安全性更高。所以,目前世界上各个国家都是采用镁还原-真空蒸馏法生产海绵钛。我们不难发现,从发现钛元素到制得纯钛,历时一百多年。而钛也逐渐步入人们的日常生活中,日益受到人们的重视,用途也越来越广,在一定程度上得到真正的利用。


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