在工業生產中如何製取鈦

⑴ 鈦的冶煉方法

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。鈦在1791年被發現，而第一次製得純凈的鈦卻是在1910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、放入真空電弧爐里熔煉，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。
鈦及鈦合金的特性、用途
純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優良性能。鈦的密度為4.54g/立方厘米，比鋼輕43% ，比久負盛名的輕金屬鎂稍重一些。機械強度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點1942K，比黃金高近1000K ，比鋼高近500K。
鈦屬於化學性質比較活潑的金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的緻密的氧化物保護膜，可以抵抗強酸甚至王水的作用，表現出強的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、鹼、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無恙。
液態鈦幾乎能溶解所有的金屬，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中製得的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。
鈦合金製成飛機比其它金屬製成同樣重的飛機多載旅客100多人。製成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80%。同時，鈦無磁性，不會被水雷發現，具有很好的反監護作用。
鈦具有「親生物」性。在人體內，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用於制醫療器械，制人造髖關節、膝關節、肩關節、脅關節、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當新的肌肉纖維環包在這些「鈦骨」上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。
鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞，使免疫力增強這一作用已被證實。
鈦的化合物及用途
重要的鈦化合物有：二氧化鈦（TiO2）、四氯化鈦（TiCl4）、偏鈦酸鋇（BaTiO3）。
純凈的二氧化鈦是白色粉末，是優良的白色顏料，商品名稱「鈦白」。它兼有鉛白（PbCO3）的遮蓋性能和鋅白（ZnO）的持久性能。因此，人們常把鈦白加在油漆中，製成高級白色油漆；在造紙工業中作為填充劑加在紙槳中；紡織工業
中作為人造纖維的消光劑；在玻璃、陶瓷、搪瓷工業上作為添加劑，改善其性能；在許多化學反應中用作催化劑。在化學工業日益發展的今天，二氧化鈦及鈦系化合物作為精細化工產品，有著很高的附加價值，前景十分誘人。
四氯化鈦是一種無色液體；熔點250K、沸點409K，有刺激性氣味。它在水中或潮濕的空氣中都極易水解，冒出大量的白煙。
TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑，猶其是用在海洋戰爭中。在農業上，人們用TiCl4形成的濃霧地面，減少夜間地面熱量的散失，保護蔬菜和農作物不受嚴寒、霜凍的危害。
將TiO2和BaCO3一起熔融製得偏鈦酸鋇：
TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2
人工製得的BaTiO3具有高的介電常數，由它製成的電容器有較大的容量，更重要的是BaTiO3具有顯著的「壓電性能」，其晶體受壓會產生電流，一通電，又會改變形狀。人們把它置於超聲波中，它受壓便產生電流，通過測量電流強弱可測出超聲波強弱。幾乎所有的超聲波儀器中都要用到它。隨著鈦酸鹽的開發利用，它愈來愈廣泛地用來製造非線性元件、介質放大器、電子計算機記憶元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強磁、半導體材料、光學儀器、試劑等。
鈦、鈦合金及鈦化合物的優良性能促使人類迫切需要它們。然而，生產成本之高，使應用受到限制。我們相信在不久的將來，隨著鈦的冶煉技術不斷改進和提高，鈦、鈦合金及鈦的化合物的應用將會得到更大的發展。
鈦產品：
鈦及鈦合金是極其重要的輕質結構材料，在航空、航天、車輛工程、生物醫學工程等領域具有非常重要的應用價值和廣闊的應用前景。
類型：碘化鈦，工業純鈦， α 型鈦， β 型鈦， α +β型鈦

⑵ 工業上用二氧化鈦,碳,鎂製取鈦化學方程式

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、放入真空電弧爐里熔煉，最後製成各種鈦材。

⑶ 關於金屬鈦的制備

工作制備金屬鈦使用的是四氯化鈦，也就是氯化法鈦白粉的中間原料。
將四氯化鈦還原，得到海綿鈦。
海綿鈦冶煉，得鈦材。
實驗室也可以用這個方法。

⑷ 鈦的 冶煉

用鈦精礦生產海綿鈦
工藝可分為三大步驟：（1） 富鈦料的製取,（2） TiCl4的制備（粗TiCl4的制備以及純TiCl4的制備） （3） TiCl4的還原
增大梁衫鏈設備單位容積的產能.TiO2直接還原法無法實現大規模的工業生產.金屬鈣、鎂、鋰、錳和鋇等,它們都可塌老把TiCl4還原成金屬鈦.氯化物容易實現金屬的分離、富集、提取和精煉,在稀有金屬冶煉中有廣泛應用.能滿足△GoMeClx99.9%;氬氣：Ar含量大於99.99%.氧含量小於0.0015%,氮含量小於0.01%.
鎂還原工藝：
首先將清洗過的鎂錠或熔融鎂加入反應罐內.一般還原劑過理論量50%.再安裝好反應器的大蓋並抽空檢漏.將組裝好的反應器吊入還原爐內,在300℃下恆溫脫水1小時,然後,繼續升溫,當溫度達到800℃時,開始加入TiCl4.加料速度在反應初期比較慢,在反應中期比較快,到了反應後期再降低加料速度.在反應過程中,每隔橡孫一定時間排放一次MgCl2.
更多內容請參閱：《稀有金屬冶金學》,冶金工業出版社

⑸ 工業上如何提煉鈦

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)的反應制備金屬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1948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，盡管對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價格。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，最主要的原因是其價格低，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的氯化物，所以制備過程可以簡化，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，無污染。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，是制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2000年英國自然雜志發表論文的數據估算，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％，達到二級鈦的標准。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、產品應用范圍廣、副產物分解為鈉和氯氣可循環利用的優點。 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數據的分析，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。

⑹ 制鈦工藝有什麼流程

科學家們提出的制鈦工藝流程是：將「礦渣」通過機械粉碎、磁選，提取出鈦氧化物，在1273℃高溫下加氫處理，生成氧化鈦，再以硫酸置換出其中的鐵，接著和碳混合，在700℃的溫度下通人氯氣，經過化學反應後生成四氯化鈦，然後在2000℃高溫下加熱，投入鎂以便脫氯，最終得到熔融態的鈦。

⑺ 鈦合金是21世紀的重要材料．工業上製取金屬鈦（Ti）的一個反應的化學方程式為：TiCl4+2Mg氬氣氣氛高溫Ti+

設可同時生成副產品氯化鎂的質量為x，
TiCl₄+2Mg

⑻ 金屬」，具有多種優良性能，工業上冶煉金屬鈦的反應

冶煉金屬鈦的反應原理：
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

⑼ 目前工業上製取鈦的方法是:第一步,在高溫下

TiCI4+2Mg==Ti+2MgCl2