• 鈦的冶煉
  • 鈦的特性
  • 鈦材焊接技術
  • 鈦應用簡介
 
    我國鈦資源總量9.65億噸,居世界之首,占世界探明儲量的38.85%,主要集中在四川、云南、廣東、廣西及海南等地,其中攀西是中國最大的鈦資源基地,鈦資源量為8.7億噸。而云南的鈦礦主要是分布于武定、祿勸、彌勒、大理、騰沖、景洪和富民6大片區,經過普查或詳查工作確定的工業礦床已有30個,其中大型15個、中型5個、小型10個。云南的鈦礦主要是鈦鐵礦,它的品質好、雜質低,比較容易生產90%~92%的TiO2。
    鈦的冶煉原料一般使用金紅石和鈦鐵礦。金紅石是較純的二氧化鈦,一般含TiO2在95%以上。鈦鐵礦是鐵和鈦的氧化物礦物,成分為FeTiO3。
    工業上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法制取二氧化鈦,再由二氧化鈦制取金屬鈦。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+,然后將溶液冷卻至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淀,反應是:
    Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
    TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4
    鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦:
    H2TiO3 == TiO2+H2O
    工業上制金屬鈦采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,并使生成的TiCl4,蒸氣冷凝成液體。
    TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
    金屬熱還原法還原四氯化鈦制得海綿鈦有兩種方法:
    Na還原法(Hunter):
    TiCl4+2Na==TiCl2+2NaCl
    TiCl2+2Na==Ti+2NaCl
    Mg還原法(Kroll):
    TiCl4+2Mg==2MgC12+Ti
    在1070K用熔融的鎂在氬氣的保護氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦。
    海綿鈦是海綿狀金屬鈦。純度%(質量)一般為99.1~99.7。雜質元素%(質量)總量為0.3~0.9,雜質元素氧%(質量)為0.06~0.20,硬度(HB)為100~157,根據純度的不同分為WHTiO至MHTi4五個等級。這種多孔的"海綿鈦"是不能直接使用的,還必須把它們在真空電弧爐或者電子束熔煉爐(Electro-beam 簡稱EB爐)中熔化成液體,才能鑄成鈦錠。