[發明專利]一種氫誘發Mg還原TiO₂制取金屬Ti的方法有效

申請號：	201110435831.8	申請日：	2011-12-22
公開（公告）號：	CN102528067A	公開（公告）日：	2012-07-04
發明（設計）人：	宋西平;陳寧;趙超	申請（專利權）人：	北京科技大學
主分類號：	B22F9/20	分類號：	B22F9/20
代理公司：	北京金智普華知識產權代理有限公司 11401	代理人：	皋吉甫
地址：	100083***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種誘發 mg 還原 tio sub 制取金屬 ti 方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，涉及一種利用氫誘發Mg還原TiO₂制取金屬鈦的方法。

背景技術

鈦是一種新興金屬，具有密度小、強度高、耐蝕性好及比強度高等優點，是一種重要的金屬結構材料和功能材料，在航空航天、船舶熱能、化工冶金、汽車及生物醫學等領域具有廣泛的應用。目前世界各國均已認識到鈦及其合金的重要性，都投入大量的人力和物力用于鈦及其合金的研發。現存在的問題是鈦及鈦合金的制備成本較高，且工藝過程復雜，從而限制了鈦的進一步發展和商業化應用，因此如何降低鈦及鈦合金的制備成本是目前發展鈦工業的主要任務。

目前，工業上生產鈦主要是采用克勞爾（Kroll）法。Kroll法又稱鎂熱還原法，是目前最為廣泛使用的鈦的生產方法，其基本原理是以金紅石為原料，進行氯化處理生成TiCl₄，再用液態鎂還原得到海綿鈦。但是該方法存在流程長、工序多、成本高、生產率低以及環境污染等問題，因此需要發展新的制備方法。長期以來，國內外很多研究人員都在設法改進和完善鈦的制備工藝，其中包括電解還原法、金屬氫化物還原法、電子中介法等等。TiCl₄電解還原法曾被認為是唯一一種可取代Kroll法進行工業生產的方法，但長期實踐后未能實現工業化，其原因是不能避免還原出來的鈦再次被氯化。2000年英國劍橋大學的Fray教授等發明了FFC法，即在熔融CaCl₂中，用燒結后的TiO₂作陰極，石墨作陽極，直接對TiO₂進行電解還原，在陰極獲得金屬鈦。目前FFC法僅在實驗室范圍內獲得成功，要想實現工業化還有很多問題需要解決。除此之外，文獻1（Moxson?V,?Baburaj?E?G,?Froes?F?H.?“Production,?characterization?and?applications?of?low?cost?titanium?powder?products”,?Non-Aerospace?Applications?of?Titanium,?1998,?Vol.?2,?P127-134.）報道了一種金屬氫化物還原法，即在氬氣氣氛和1100~1200℃溫度下用CaH₂來還原TiO₂，再進行真空加熱脫氫后得到鈦粉；文獻2（Toru?H.?Okabe,?Takashi?Oda,?Yoshitaka?Mitsuda.?“Titanium?powder?production?by?preform?reduction?process”,?Journal?of?Alloys?and?Compounds,?2004,?Vol.?364,?P156-163.）報道了一種以TiO₂為原料，以金屬鈣為還原劑，預壓、預燒結后進行還原的方法；文獻3（Michal?Eshed,?Alexander?Irzh,?Aharon?Gedanken.?“Reduction?of?titanium?dioxide?to?metallic?titanium?conducted?under?the?autogenic?pressure?of?the?reactants”,?Inorganic?Chemistry,?2009,?Vol.?48,?P7066-7069.）報道了一種在惰性氣體中用Mg還原TiO₂的方法，反應后得到了鈦的多孔狀粉末；以及文獻4（中國專利：?一種用鎂還原二氧化鈦制取金屬鈦粉的方法.?中國，200910094807.5，?2010-1-20.）采用Mg來還原經預壓制的CaCl₂和?TiO₂的混合塊體的方法來得到金屬鈦粉等等。