海绵钛制取技术取得新进展，未来钛材成本将大幅度降低

从事钛金属生产制造的人知道，1940年卢森堡科学家“WJ克劳尔”发明镁热还原法制取海绵钛后，近80余年来，克劳尔生产流程：钛矿--电炉熔炼生产高钛渣--氯化生产四氯化钛--镁还原+蒸馏生产海绵钛的工艺路线被广泛应用。克劳尔法生产海绵钛的镁还原蒸馏法是一个高能耗、高二氧化碳排放的过程。多年来人们一直在研究探索一种更好的新工艺，以降低能耗、降低碳排放、低成本的海绵钛生产新工艺。科学家在钛冶炼领域进行了许多新的工艺方法尝试，但都没能有效的解决钛原料生产中的高能耗、高污染、高成本等实际问题，目前还没有一种新的钛金属冶炼新技术得到有效的推广应用。

电解沉积树枝状钛晶

近期，据报道，美国Universal Achemetal Titanium(UAT)与东邦钛公司（Toho Titanium）合作，通过新的工艺技术方法，避免了在钛矿提炼反应时的碳元素加入，来解决工艺制取过程中温室气体二氧化碳的排出，探索出一种新的钛冶炼提取方法，即将带来钛原料制取技术的新突破，有望实现商业化应用。

克劳尔法（Kroll）钛金属提取法，是将粉末状钛矿（Ti02）置于熔炼炉中，注入氯气和还原剂煤焦，加热到1000℃左右实现化学反应，来制取液态四氯化钛，反应产生大量的二氧化碳气体。这种工艺方法生产一吨金属钛会产生大约10吨二氧碳气体，在镁还原蒸馏工序，将消耗掉大量的电能，生产一吨海绵钛大约需要消耗2～3万度电，并且蒸馏还原过程中钛金属中的杂质去除难度也非同一般，这就造成了海绵钛生产的高污染、高能耗、高成本等诸多弊端。

UAT公司研究的钛冶炼提取新工艺技术方法，是在粉末状钛矿（Ti02）中添加氟化钙和铝，混合物在冶炼炉中发生剧烈的铝热还原反应，燃烧反应后的氧化铝和氟化钙易于分离，再采用电解法将金属钛溶入电解液中，之后在电极表面形成固态的树枝状钛金属沉积物，经水洗或真空分离得到金属钛。此方法制取的钛金属杂质含量低，比克劳尔法的去除杂质效果好。这个工艺技术流程中没有碳元素的参与，解决了生产过程中二氧化碳的大量排放，工艺方法更加环保，此工艺流程的耗电量也比克劳尔法降低70%左右。生产中电解沉积制取的钛金属，可直接用于制取钛粉或用作生产纤维烧结多孔薄板等。新的工艺技术有效地解决了钛金属原料制取中的高能耗、高污染，并能获得纯度更高、成本更低的钛金属原材料。

在实验室研究的基础上，2021年日本东邦钛公司为这项新的提取技术建设了中试车间，包括不同型号的大小电解沉积槽等，并在试生产试验中优化改进了电解提纯工艺，成功批量化生产出比克劳尔法纯度更高、氧含量更低的钛金属，这为新技术的商业化应用迈出成功的第一步。