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电解法生产金属钛---乘钒钛文化之风创钒钛产业之都原创邹建新王能为阎守义教授等目前正在开发或改进的连续的低成本的钛生产工艺有许多种，其中包括FCC剑桥工艺法、OS工艺、USTB工艺、金属氢化物还原法(MHR)法、预成型还原工艺(PRP)、机械合金化法(MA)法等。
1. FFC法FFC剑桥工艺是一种固体TiO2直接还原的方法。
氧离子化并溶解在熔盐中，然后在阳极上放电，纯金属钛则沉积在阴极上，其工艺流程图见图4.8.10。
图4.8.10 FCC法的工艺流程图对于二氧化钛(金红石或锐钛矿) 而言，在一定的条件下，固态TiO2 作为阴极，在熔融电解质CaCl2中发生电化学反应，结果阴极TiO2电离出氧离子并向阳极迁移，在阳极上析出氧气。
钛金属被留了下来，沉积在电解槽底部。
由于阳极采用石墨电极，石墨被氧化，故阳极同时还有CO 和CO2生成。
FCC 工艺的电极反应如下：阴极还原反应：TiO2+4e-=Ti+2O2-阳极氧化反应：2O2--4e-=O2↑总反应：TiO2=Ti+O2↑整个电解过程要在密闭的反应器中进行，并通氩气保护。
为了去除熔盐中的水分，实验中在2.5 ~2.7V的电压下进行2 h以上的预电解。
由TiO2粉末制成直径5~10 mm，厚度2~10 mm的薄片，然后挂在铝铬电热丝上，电解坩埚为钛质、石墨质或刚玉质(如图4.8.11)，CaCl2熔盐的温度为850~950℃。
在阴极和阳极之间加上3.0~3.2V的电压，这时在TiO2薄片的表面电流密度为约为104Am- 2，在随后的电解过程中，电流逐渐下降到一个极限值，这与薄片的尺寸和数量有关。
对于较大的薄片而言，电流则是迅速上升然后缓慢下降。
电解后将薄片进行冲洗，发现薄片呈金属灰色。
在扫描电镜下可以观察到金属钛颗粒，颗粒有轻微的烧结现象，微观结构与Kroll 法生产的海绵钛类似。
由于该法直接从TiO2直接电解得到海绵钛，极大地简化了工艺流程及设备，必将有效地缩短生产周期、能耗和生产成本。
第52卷第4期2021年4月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.4Apr.2021熔盐电脱氧含钛废渣制备金属钛盖家萱1,2，陈朝轶1,2，李军旗1,2，王林珠1,2，申园园1,2(1.贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳，550025；2.贵州省冶金工程与过程节能重点实验室，贵州贵阳，550025)摘要：在CaCl 2熔盐电解质中，以含钛废渣为阴极，碳棒为阳极，采用熔盐电脱氧法制备金属钛。
结合循环伏安法与SEM-EDS 、XRD 等分析手段，考查电解时间、槽电压对电脱氧效果的影响，并分析杂质行为。
研究结果表明：延长电解时间，产物氧含量明显降低；电解初期，脱氧反应较为剧烈，电流急剧下降；电解3.5h 时开始析出金属Ti ，6h 后产物颗粒粒度明显增大；电解12h 时，金属Ti 质量分数达到94.23%，产物为金属Ti 和微量TiO ；当槽电压低于2.0V 时，电流较小，电脱氧效果不明显，产物主要为CaTiO 3和钛的低价氧化物；当槽电压升至2.8V 时，电流明显增加，电解4h 时开始析出金属Ti ，电解15h 时，产物呈海绵形态，Ti 质量分数达到97.79%，O 质量分数降至0.71%，残留微量的Fe ，Al 和Si 等杂质；电脱氧历程为：CaTiO 3→Ti 2O 3→TiO →Ti ，部分杂质进入熔盐和生成氯化物挥发。
关键词：含钛废渣；电脱氧法；脱氧历程；金属钛；杂质中图分类号：TF823文献标志码：A文章编号：1672-7207（2021）04-1076-07Preparation metal titanium from molten salt electrodeoxidizedtitanium-containing waste residueGAI Jiaxuan 1,2,CHEN Chaoyi 1,2,LI Junqi 1,2,WANG Linzhu 1,2,SHEN Yuanyuan 1,2(1.School of Materials and Metallurgy,Guizhou University,Guiyang 550025,China;2.Guizhou Province Key Laboratory of Metallurgical Engineering and Process Energy Saving,Guiyang 550025,China)Abstract:Titanium was prepared using electro-deoxidation method in CaCl 2molten salt electrolytes.Titanium-containing waste residue acted as the cathode,while carbon rod as the anode.The effect of duration of electrolysis and bath voltage on the electro-deoxidation was investigated,and behavior of impurity was analyzed by cyclicDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.04.004收稿日期：2020−06−29；修回日期：2020−08−13基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51664005，51774102)；贵州省科技平台及人才团队建设计划项目([2017]5626，[2017]5788，黔教合KY 字(2015)334号)(Projects(51664005,51774102)supported by the National Natural Science Foundation of China;Projects([2017]5626,[2017]5788,KY[2015]334)supported by Talents of Science and Technology Cooperation Platform of Guizhou Province)通信作者：陈朝轶，博士，教授，从事冶金资源综合利用研究；E-mail ：*****************引用格式：盖家萱,陈朝轶,李军旗,等.熔盐电脱氧含钛废渣制备金属钛[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(4):1076−1082.Citation:GAI Jiaxuan,CHEN Chaoyi,LI Junqi,et al.Preparation metal titanium from molten salt electrodeoxidized titanium-containing waste residue[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(4):1076−1082.第4期盖家萱，等：熔盐电脱氧含钛废渣制备金属钛voltammetry method,SEM-EDS and XRD detections.The results show that the oxygen content is decreased significantly with the increase of the duration of electrolysis time.In the early stage of electrolyis,the deoxidation reaction is enhanced and the current decreases sharply.Ti precipitated after electrolyzing for 3.5h and the particle size increase after electrolyzing for 6h.The electrolysate is composed of Ti and TiO in which Ti mass fraction reaches 94.23%after electrolyzing for 12h.The electric current is 2.0V ,electro-deoxidation is bad and the electrolysate is mainly CaTiO 3and low valence titanium oxide at low bath voltage.When the bath voltage is 2.8V ,the current significantly increases,and the metal Ti is precipitated after electrolyzing for 4h.The electrolysate is sponge shaped with trace of Fe,Al and Si,in which Ti mass fraction reaches 97.79%and the O mass fraction decreases to 0.71%after electrolyzing for 15h.The electrodeoxidation process is as follows:CaTiO 3→Ti 2O 3→TiO →Ti.Some impurities enter into the molten salt and chloride volatilization is generated.Key words:slag containing titanium;electro-deoxidization;deoxidization process;titanium;impurity钛具有比强度高、密度小、耐热性及耐腐蚀性强的特点，应用广泛[1−2]。
