固態(tài)原位電還原TiO-,2-制取鈦的機(jī)理及過(guò)程強(qiáng)化.pdf

1、鈦是一種具有優(yōu)異的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的金屬。它比強(qiáng)度高、耐蝕性強(qiáng)，在航空航天、醫(yī)學(xué)、汽車(chē)制造、近海、化工、電力等多種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前鈦的工業(yè)生產(chǎn)方法是鎂熱還原法，該方法工藝流程復(fù)雜，導(dǎo)致了鈦的生產(chǎn)成本居高不下，阻礙了鈦的應(yīng)用；另外，該工藝環(huán)境污染嚴(yán)重。固態(tài)原位電還原法制取鈦是一種新型的煉鈦技術(shù)，該方法流程短、無(wú)污染，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，發(fā)展前景廣闊。 本文對(duì)固態(tài)原位電還原TiO<,2>制取鈦進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。運(yùn)用循環(huán)伏

2、安法對(duì)固態(tài)原位電還原TiO<,2>制取鈦的陰極電極過(guò)程進(jìn)行了研究，探討了固態(tài)原位電還原TiO<,2>制取鈦的電解機(jī)理；對(duì)電極配置工藝參數(shù)和陰極壓片制作工藝參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)；考察了陰極壓片中CaCl<,2>的添加量、壓片壓強(qiáng)、壓片燒結(jié)溫度對(duì)電解產(chǎn)物質(zhì)量的影響。 研究發(fā)現(xiàn)，固態(tài)原位電還原TiO<,2>制取鈦是TiO<,2>的直接電還原與Ca熱還原TiO<,2>共同作用的結(jié)果。固態(tài)TiO<,2>原位直接電還原為鈦是分步進(jìn)行的：第一步為可

3、逆、產(chǎn)物不溶的2電子反應(yīng)，即Ti(Ⅳ)+2e=Ti(Ⅱ)；第二步同樣為可逆、產(chǎn)物不溶的2電子反應(yīng)，Ti(Ⅱ)+2e=Ti。同時(shí)，在電解溫度下，CaCl<,2>熔體中存在的少量CaO，Ca<'2+>在陰極放電析出金屬Ca，即Ca<'2+>+2e=Ca，生成的金屬Ca熱還原TiO<,2>生成金屬Ti。 在TiO<,2>中加入適量的CaCl<,2>粉末制成陰極壓片，有利于熔鹽浸入TiO<,2>陰極，增大TiO<,2>陰極與CaCl<,