熔盐电解法制备金属钛PPT课件.ppt

1、钛的原子序数是22，在元素周期表的第4周期ⅣB族。
2、钛的性质：
密度小、比强度高
熔点高、优异的耐高温性能
优良的耐蚀性能
良好的低温性能
导热系数及线胀系数较低3、钛及其合金的应用
钛合金已经成为优异的轻型结构材料、新型功能材料和重要医学生物材料。
广泛应用于航空航天工业，并逐步向民用领域开拓，如化工、船舶、汽车、体育娱乐器材、医疗器械、轻工业、建筑业等，显示出巨大发展潜力。
钛被誉为“未来金属”和“第三金属”
4、钛在地壳中的含量及存在形式
钛在地壳中的丰度为0．61％，其在地壳中的含量在金属元素中仅次于Al、Fe、Ca、Na、K、Mg居第七位。
钛矿的存在形式是金红石（TiO2）及钛铁共生矿（FeO-TiO2）。
我国钛资源极为丰富，已探明的钛资源储量近9亿t，居世界首位。攀枝花的二氧化钛储量占全国94%，世界15%。钛与其它金属价格比较2.3.1FFC—剑桥法的提出

FFC—CambridgeProcess，由英国剑桥大学的金属科学与冶金系的三位科研人员（DerekFary、GeorgeChen、TomFarthin）于1997年提出2.3.2FFC—剑桥法的原理
该方法是一个固相的电解过程，以多孔粒状TiO2固体为阴极，碳质材料为阳极，熔融的CaCl2为电解质。
电解时，阴极TiO2被分解为海绵状的金属钛和氧离子，后者溶解于电解质中并到阳极放电析出氧气，而纯钛则留在阴极上，海绵钛经轻度破碎研磨，再经水洗即得到可销售的钛粉。FFC—剑桥法原理如下图所示2.3.3电化学反应
整个过程为Ti02(固)电化学脱氧的过程

还原出的纯钛留在阴极，而阳极放电析出氧气。2.3.4FFC—剑桥法工艺原则流程如下图所示2.3.4FFC法示意流程如下图：在实验中发现，像二氧化钛这样的绝缘体，也能够有效地起到电解阴极的作用。这是因为只要有少量的氧气从阴极上开始迁移，它马上就变成为一个良导体。
2.3.5FFC—剑桥法的优点
(1)可以直接得到纯净钛，甚至用它直接生产出半成品的钛产品。
（2）制备钛合金所需原材料不是钛盐TiCl4，而是TiO2。因此可简化原料制造工序，工艺过程可实现连续化，直接把金属和氧分开而得到合金，避免了金属重熔过程的能量消耗和烧损。
(3)将绝缘体的氧化物作为电化学电池的阴极，整个工艺过程中不存在活性强的液态或离子态金属，可解决合金生产中的氧化和偏析、活性金属的合金化等问题。(4)产品适于粉末冶金成形，取消了铸造、机加工和其他昂贵的加工过程，因此可节省大量的生产成本，缩短生产周期等。
(5)适用于许多金属氧化物的直接还原，如Ti，A1，B，Cr，Fe等。尤其适合于那些加工难、成本高、活性强的金属。
(6)属新型无污染绿色冶金新技术。2.3.6FFC—剑桥法需解决的问题
钛与盐的分离
C和Fe的污染由Kyoto大学的Ono和Suzuki在2002年钛协会年会上首次提出。其实质仍为CaCl2熔盐电解，是一种在CaCl2熔盐中Ca热还原TiO2的工艺。
其反应可表示为：
阴极：Ca2++2e=Ca
TiO2+2Ca=Ti+2Ca2++2O2-
阳极：2.4OS法2.5.1EMR／MSE工艺
EMR(ElectronicallyMediatedReaction)／MSE(MoltenSaltElectrolysis)
为金属热还原工艺，其实质仍是熔盐电解。EMR槽为钛还原槽，MSE槽为还原剂生产槽。
原料可以是TiCl4，也可以是TiO2，
2.5EMR／MSE工艺2.5.3电化学反应
还原槽发生钛的还原：
阴极TiO2+4e=Ti+202-
阳极Ca=Ca2++2e
电解槽生产还原剂：
阴极C+20=CO2+4e
阳极Ca2++2e=Ca
2.5.4EMR／MSE工艺的特点
EMR法也可用于(以NbO粉为原料)生产金属铌。
EMR／MSE工艺没有Fe和C污染
是一种半连续工艺，还原和电解可以分开进行
设备和工艺较复杂，且同样存在钛与盐难分离的问题。