隨著科技的發(fā)展，鈦新的生產(chǎn)工藝不斷開發(fā)

鈦質(zhì)輕且高強度，并具有超群的耐環(huán)境性，所以鈦作為一種理想的金屬材料受到重視。但目前的情況是每年僅能生產(chǎn)數(shù)萬噸鈦。鈦的資源豐富，其普及慢的主要原因在于金屬材料的制造成本高。鈦從20世紀(jì)后半葉起作為理想材料受到關(guān)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(chǎn)量僅有數(shù)萬噸。由于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(dǎo)致海綿鈦成本居高不下，影響了鈦在各行業(yè)的應(yīng)用，使其在許多應(yīng)用領(lǐng)域中尚未推廣使用。如果能夠低成本地生產(chǎn)鈦，便能夠作為普通金屬材料增加其消費。鑒于以上原因?，F(xiàn)在全世界都在努力開發(fā)新的鈦冶金技術(shù)。

目前鈦的冶煉采用克羅爾法，即鈦氯化物的鎂熱還原法。其優(yōu)點是由于使用容易處理的四氯化鈦（TiCl4）,所以純度管理比較容易，還原劑鎂可以再利用等。但其工藝復(fù)雜，由于是間歇式的，反應(yīng)器需要冷卻等等原因，一個還原周期約需要10天的時間。由于使用的是化學(xué)活性的氯化物及鎂等，因此需要具備氣密性很高的反應(yīng)裝置，所以設(shè)備費用很高。這些也是鈦成本高的原因之一。因此，迫切需要一種能夠與今后生產(chǎn)量成十上百倍增長相對應(yīng)的冶煉方法。氧化物的直接電解法――FFC法   如果能夠不經(jīng)由鈦的氯化物便能夠直接、連續(xù)地還原氧化鈦的話，就能夠高效、且低成本地生產(chǎn)鈦。最近，劍橋大學(xué)研究的FFC（不含氯的方法）法是一種先燒結(jié)原料TiO2 , 然后制成電極并作為陰極沉浸在熔融的氯化鈣（CaCl2）中, 再通過電解直接生產(chǎn)鈦的方法。該方法今后需要解決的課題是把鈦中的氧含量降到與克羅爾法相同的程度直接電解還原＋電化學(xué)的方法  。

另一個方案是先利用鹵化物溶劑法降低反應(yīng)物氧化鈣（CaO）的活性，然后再加上比較簡單地制造含氧量極低的鈦的方法――“鈣-鹵化物熔劑脫氧法”，通過電化學(xué)的方法，即在熔融鹽中借助電子的力量，把化合物中的氧以離子的形式脫出的一種方法，有效地降低鈦中的氧是關(guān)鍵。今后的課題不僅僅是控制雜質(zhì)，還要確立熔融鹽與鈦有效分離的方法。利用鈦粉的工藝連續(xù)化。TiCl4電解還原法從電解工藝過程角度看，采用TiCl4電解法比Kroll法和Hunter法均具有優(yōu)越性。因此，從Kroll開發(fā)熱還原法當(dāng)初就有將鈦的冶煉過程轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊夥ǖ南敕?。TiCl4電解還原法是惟一一種曾經(jīng)被認(rèn)為是可能取代Kroll工藝的方法，美國、前蘇聯(lián)、日本、法國、意大利、中國等都對其進(jìn)行了長期和深入的研究。采用TiCl4電解還原法在技術(shù)上首先需要將TiCl4轉(zhuǎn)變位鈦的低價氯化物且使之溶解于熔體中，同時，必須將陰極區(qū)和陽極區(qū)隔開和使電解槽密封。 意大利有人一直致力于TiCl4電解法的研究，他們通過對氯化法電解數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)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(jù)所建立的電解工藝為：TiCl4氣體注入多層電解質(zhì)中并被吸收。這個多相層由鉀、鈣、鈦、氯、氟的離子以及鉀、鈣等組成，并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。 

最近，我國北京科技大學(xué)開發(fā)了可溶陽極電解鈦提取方法，被稱為USTB工藝。由于鈦的碳氧化物在一定的成分范圍內(nèi)具有導(dǎo)電性，因此可以用于陽極電解溶出，同時在陰極上獲得金屬鈦。USTB工藝采用含鈦的可溶性陽極材料為鈦源，電解制取高純鈦。其具體工藝分為碳熱還原和熔融鹽電解兩個部分。工藝中可溶性陽極TiCxOy的制備是以TiO2和石墨為原材料，以一定的化學(xué)計量配比混合壓制，將壓制所獲的塊體原料在一定的熱處理溫度下進(jìn)行燒結(jié)得到可溶性陽極材料TiCxOy。制備得到的塊體材料連接成陽極，在熔融鹽中進(jìn)行電解。在電解制備金屬鈦的過程中，陽極原料和陰極金屬產(chǎn)物分布在電解池的不同區(qū)間，陽極反應(yīng)時鈦離子溶解進(jìn)入熔鹽，然后在電作用下遷移到陰極附近并在陰極界面沉積得到金屬鈦。分析結(jié)果顯示，電解產(chǎn)物鈦含氧量小于300×10-6，含碳量小于700×10-6，陰極電流效率可達(dá)到89%。USTB工藝通過碳熱還原制取TiCxOy固溶體，從而解決了單獨生產(chǎn)TiC，TiO的繁瑣，同時控制TiCxOy固溶體的成分，保證電解的連續(xù)進(jìn)行。目前此方法已進(jìn)入中期試驗階段。