工業上如何提煉鈦，如何把四氯化鈦裡的鈦提煉出來？

1樓：匿名使用者

當前鈦的生產方法當前鈦的生產採用金屬熱還原法，其是指利用金屬還原劑(r)與金屬氧化物或氯化物(m x)的反應製備金屬m。已經實現工業化生產的鈦冶金方法為鎂熱還原法(kroll法)和鈉熱還原法( hunter 法)。因為hunter法比kroll法生產成本高，所以目前在工業中廣泛應用的方法只有kroll法。

kroll 法從2023年開發當初就因其成本高、還原效率低而受到批評。半個世紀過去了，該工藝並沒有根本的改變，仍然是間歇式生產，未能實現生產的連續化。　　金屬鈦生產方法的新動向世界鈦工業經過幾十年的發展，儘管對kroll 法和hunter法進行了一系列的改進，但它們均是間歇操作，小的改進並不能大幅度降低鈦的**。

因此應開發新的、低成本的連續化工藝才能從根本上解決高生產成本這一問題。為此，研究人員進行了大量的實驗和研究。當前研究的重點有以下幾種方法：

電化學還原法為了降低成本，人們對金屬鈦直接除氧進行了研究。國外有人用電化學的方法使鈦中固溶氧的濃度降低到檢出界限(500 ppm)以下。他們認為在電化學除氧的過程中，除氧劑鈣在電解氯化鈣熔鹽時產生，o2-在陽極以co2或co的形式析出。

這種新型高純化方法，不僅用於鈦的脫氧，而且適用於釔、釹等稀土金屬，並且可使氧含量降低到10ppm。　　電化學的方法的工業化實驗的流程是：首先將二氧化鈦粉末用澆注或壓力成形，燒結後作陰極，以石墨為陽極，以cacl2為熔鹽，在石墨或鈦坩堝中進行電解。

所加電壓2.8v～3.2v，低於cacl2的分解電壓( 3.

2v～3.3v)。電解一定時間後，陰極由白色變為灰色，在sem下觀察， 0.

25μm的tio2轉變為12μm的海綿鈦。以氯化鈣為熔鹽，最主要的原因是其**低，並且對o2-具有一定的溶解度，使析出的鈦不易被氧化；另外， cacl2無毒，對環境無汙染。　　與ticl4熔鹽電解相比，此方法所用原料是氧化物而不是易揮發的氯化物，所以製備過程可以簡化，而且產品質量高；不會發生鈦的各價離子間的氧化還原反應；陽極析出氣體為純氧氣(惰性陽極)或co、co2 的混合氣體 (石墨陽極)，易於控制，無汙染。

該法不僅促進了陰極附近的還原反應，同時使還原得到的鈦脫氧。這種方法將氧化物的直接電解還原和電化學脫氧法相結合，是製備鈦的一種新型方法，成為鈦提取工藝中最引人注目的方法。根據2023年英國自然雜誌發表**的資料估算，採用該方法，每噸海綿鈦降低生產成本 13000美元左右，目前全球五六萬噸的總產量如果改由該電化學方法生產，每年將節省7.

7億美元的生產成本。　　armstrong法amstrong等對hunter法進行改進，使之成為連續化生產工藝。其流程是：

首先將ticl4氣體注入過量熔融的鈉中，過量的鈉起冷卻還原產物並攜帶產物進入分離工序的作用。除去鈉和鹽即可得到產品鈦粉。產品中氧含量最低為0.

2％，達到二級鈦的標準。對工藝略加改進，可生產vti、alti合金。與 hunter法相比，該方法的具有連續化生產、投資少、產品應用範圍廣、副產物分解為鈉和氯氣可迴圈利用的優點。

該方法已經接近了工業化生產，但仍然存在幾個問題，如怎樣進一步降低氧含量，產品成本如何等。　　ticl4電解還原法從電解工藝過程角度看，採用ticl4電解法比kroll 法和hunter法均具有優越性。因此，從kroll開發熱還原法當初就有將鈦的冶煉過程轉變為電解法的想法。

ticl4電解還原法是惟一一種曾經被認為是可能取代kroll工藝的方法，美國、前蘇聯、日本、法國、義大利、中國等都對其進行了長期和深入的研究。採用ticl4電解還原法在技術上首先需要將ticl4轉變位鈦的低價氯化物且使之溶解於熔體中，同時，必須將陰極區和陽極區隔開和使電解槽密封。　　義大利有人一直致力於ticl4電解法的研究，他們通過對氯化法電解資料的分析，發現當溫度在900℃ 以上，電解液中不存在ti2＋或ti3 ＋，只有ti4＋和ti。

以此為依據所建立的電解工藝為：ticl4氣體注入多層電解質中並被吸收。這個多相層由鉀、鈣、鈦、氯、氟的離子以及鉀、鈣等組成，並且把鈦陰極以及石墨陽極分開。

在最低層生成的液體鈦沉到熔池底部至帶有水冷的銅坩堝中，形成鑄錠。但是該方法得到的鈦的純度不高，效率低。　　展望具有優越性能且資源豐富的鈦從20世紀後半葉起作為理想材料受到關注，但迄今為止都沒有從稀有金屬中擺脫出來，世界鈦的年產量僅有數萬噸。

由於kroll法是以金屬鎂還原四氯化鈦得到海綿狀金屬鈦，再加上流程長、工序多等因素的迭加，導致海綿鈦成本居高不下，影響了鈦在各行業的應用，使其在許多應用領域中尚未推廣使用。但是，我們相信，隨著科技的發展，金屬鈦新的生產工藝開發、生產成本的降低、生產規模的擴大，21世紀將真正成為鈦的世紀。

2樓：匿名使用者

製取金屬鈦的原料主要為金紅石，其中含tio2大於96%。缺少金紅石礦的國家，例如蘇聯，則採用鈦鐵礦製成的"高鈦渣"，其中含tio290%左右。因天然金紅石漲價和儲量日減，各國都趨向於用鈦鐵礦製成富鈦料，即高鈦渣和人造金紅石。

製取鈦流程

鈦在2023年被發現，而第一次制得純淨的鈦卻是在2023年，中間經歷了一百餘年。原因在於：鈦在高溫下性質十分活潑，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。

工業上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法製取二氧化鈦，再由二氧化鈦製取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦（精礦），發生下面的化學反應：

fetio3+3h2so4 == ti(so4)2+feso4+3h2o

fetio3+2h2so4 == tioso4+feso4+2h2o

feo+h2so4 == feso4+h2o

fe2o3+3h2so4 ==fe2(so4)3+3h2o

為了除去雜質fe2(so4)3，加入鐵屑，fe3+還原為fe2+，然後將溶液冷卻至273k以下，使得feso4·7h2o（綠礬）作為副產品結晶析出。

ti(so4)2和tioso4水解析出白色的偏鈦酸沉澱，反應是：

ti(so4)2+h2o == tioso4+h2so4

tioso4+2h2o == h2tio3+h2so4

鍛燒偏鈦酸即製得二氧化鈦：

h2tio3== tio2+h2o

工業上制金屬鈦採用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將tio2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100k，進行氯化處理，並使生成的ticl4，蒸氣冷凝。

tio2+2c+2cl2=ticl4+2co

在1070k 用熔融的鎂在氬氣中還原ticl4可得多孔的海綿鈦：

ticl4+2mg=2mgcl2+ti

這種海綿鈦經過粉碎、放入真空電弧爐裡熔煉，最後製成各種鈦材。

也可以通過反應：ti+2ci2=tici4

得到的tici4經過高溫（1250℃左右）情況下分解：

tici4=ti+2ci2

由此得到純鈦棒。

鈦是一種化學元素，化學符號ti，原子序數22，在化學元素週期表中位於第4週期、第ivb族。是一種銀白色的過渡金屬，其特徵為重量輕、強度高、具金屬光澤，耐濕氯氣腐蝕。

鈦被認為是一種稀有金屬，這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富，在所有元素中居第十位。鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣布於地殼及岩石圈之中。

鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦，可用於製造白色顏料。

其他化合物還包括四氯化鈦(ticl4)（作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護）及三氯化鈦（ticl3)（用於催化聚丙烯的生產）。

鈦如何製取

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