當(dāng)前鈦的生產(chǎn)采用金屬熱還原法，其是指利用金屬還原劑(R)與金屬氧化物或氯化物(MX)的反應(yīng)制備金屬。金屬鈦生產(chǎn)方法的新動(dòng)向世界鈦工業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，盡管對(duì)Kroll法和Hunter法進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，但它們均是間歇操作，小的改進(jìn)并不能大幅度降低鈦的價(jià)格。因此應(yīng)開發(fā)新的、低成本的連續(xù)化工藝才能從根本上解決高生產(chǎn)成本這一問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的鈦冶金方法為鎂熱還原法(Kroll法)和鈉熱還原法(Hunter法)。因?yàn)镠unter法比Kroll法生產(chǎn)成本高，所以目前在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的方法只有Kroll法。Kroll法從1948年開發(fā)當(dāng)初就因其成本高、還原效率低而受到批評(píng)。半個(gè)世紀(jì)過(guò)去了，該工藝并沒(méi)有根本的改變，仍然是間歇式生產(chǎn)，未能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化。為此，研究人員進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和研究。當(dāng)前研究的重點(diǎn)有以下幾種方法：電化學(xué)還原法為了降低成本，人們對(duì)金屬鈦直接除氧進(jìn)行了研究。國(guó)外有人用電化學(xué)的方法使鈦中固溶氧的濃度降低到檢出界限(500ppm)以下。他們認(rèn)為在電化學(xué)除氧的過(guò)程中，除氧劑鈣在電解氯化鈣熔鹽時(shí)產(chǎn)生，在陽(yáng)極以CO2或CO的形式析出。這種新型高純化方法，不僅用于鈦的脫氧，而且適用于釔、釹等稀土金屬，并且可使氧含量降低到10ppm。因此，從Kroll開發(fā)熱還原法當(dāng)初就有將鈦的冶煉過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊夥ǖ南敕ā?

 

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(guó)、前蘇聯(lián)、日本、法國(guó)、意大利、中國(guó)等都對(duì)其進(jìn)行了長(zhǎng)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(jià)氯化物且使之溶解于熔體中，同時(shí)，必須將陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)隔開和使電解槽密封。電化學(xué)的方法的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)的流程是：首先將二氧化鈦粉末用澆注或壓力成形，燒結(jié)后作陰極，以石墨為陽(yáng)極，以CaCl2為熔鹽，在石墨或鈦坩堝中進(jìn)行電解。所加電壓2.8V～3.2V，低于CaCl2的分解電壓(3.2V～3.3V)。電解一定時(shí)間后，陰極由白色變?yōu)榛疑趍.diytenantscreening.com下觀察，0.25μm的TiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?2μm的海綿鈦。以氯化鈣為熔鹽，最主要的原因是其價(jià)格低，并且對(duì)O2-具有一定的溶解度，使析出的鈦不易被氧化；另外，CaCl2無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。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(fā)的氯化物，所以制備過(guò)程可以簡(jiǎn)化，而且產(chǎn)品質(zhì)量高；不會(huì)發(fā)生鈦的各價(jià)離子間的氧化還原反應(yīng)；陽(yáng)極析出氣體為純氧氣(惰性陽(yáng)極)或CO、CO2的混合氣體(石墨陽(yáng)極)，易于控制，無(wú)污染。其流程是：首先將TiCl4氣體注入過(guò)量熔融的鈉中，過(guò)量的鈉起冷卻還原產(chǎn)物并攜帶產(chǎn)物進(jìn)入分離工序的作用。除去鈉和鹽即可得到產(chǎn)品鈦粉。產(chǎn)品中氧含量最低為0.2%，達(dá)到二級(jí)鈦的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)工藝略加改進(jìn)，可生產(chǎn)VTi、AlTi合金。與Hunter法相比，該方法的具有連續(xù)化生產(chǎn)、投資少、產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣、副產(chǎn)物分解為鈉和氯氣可循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)。該方法已經(jīng)接近了工業(yè)化生產(chǎn)，但仍然存在幾個(gè)問(wèn)題，如怎樣進(jìn)一步降低氧含量，產(chǎn)品成本如何等。TiCl4電解還原法從電解工藝過(guò)程角度看，采用TiCl4電解法比Kroll法和Hunter法均具有優(yōu)越性。