鈦是一種銀白色的過(guò)渡金屬，其特征為重量輕、強(qiáng)度高、具金屬光澤，耐濕氯氣腐蝕。但鈦不能應(yīng)用于干氯氣中，即使是溫度0℃以下的干氯氣，也會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，生成四氯化鈦，再分解生成二氯化鈦，甚至燃燒。只有當(dāng)氯氣中的含水量高于0.5%的時(shí)候，鈦在其中才能保持可靠的穩(wěn)定性。

據(jù)了解，地殼中鈦的含量相當(dāng)豐富,為4400克/噸,在各種元素中位第9,在金屬元素中僅次于鋁、鐵、鎂,位列第四,是銅的80倍. 地球表面十公里厚的地層中，含鈦達(dá)千分之六，隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦。

而鈦之所以被稱為“稀有金屬”,一方面的原因是鈦雖然分布廣泛,但卻缺少密集的富礦,在地殼中含鈦礦物有140多種,但現(xiàn)具有開采價(jià)值的僅十余種.另一方面的原因是金屬鈦的冶煉技術(shù)難度很大,成本據(jù)高不下,難以普及應(yīng)用。

目前世界各國(guó)的冶金專家的主要研究方向就是降低鈦和其合金的冶煉成本，并取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。其中粉末冶金由于其具有近凈成型、能耗低、材料利用率高等優(yōu)勢(shì)，已成為今后鈦冶金工業(yè)發(fā)展的主要方向之一，所以目前出現(xiàn)了很多鈦粉的制造方法，主要包括機(jī)械合金化、氫化脫氫法（HDH）、霧化法、金屬熱還原法和熔鹽電解法。

本期，我們?yōu)榇蠹覇为?dú)介紹金屬熱還原法中的Armstrong法和Kroll法。

Armstrong法的核心設(shè)備是Armstrong反應(yīng)器，金屬鈉以氣體的形式被送入反應(yīng)器，TiCl4蒸汽噴入液態(tài)鈉氣流里，反應(yīng)在噴嘴出口處立即發(fā)生，生成的鈦粉被過(guò)量的鈉氣流所攜帶。之后鈦、鈉和氯化鈉通過(guò)過(guò)濾、蒸餾和洗滌而得以分離，從而產(chǎn)出鈦及鈦合金粉。粉末的特性（粒度分布、形態(tài)、流動(dòng)性和密度）可按各種用途通過(guò)改變系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)控。這種方法是一種低成本、連續(xù)納還原法，生產(chǎn)出來(lái)的鈦及鈦合金粉的成本僅是傳統(tǒng)方法的一個(gè)分?jǐn)?shù)，并且生產(chǎn)環(huán)境好，實(shí)際上不產(chǎn)生廢物，將逐步淘汰勞動(dòng)與設(shè)備密集的傳統(tǒng)冶金法。

Kroll 法

還有一種廣泛應(yīng)用的制取鈦的方法就是Kroll法，也就是鎂還原法，原理就是在800℃~1000℃及氬氣氛圍下，利用液態(tài)金屬鎂還原TiCl4得到金屬鈦。該工藝的主要過(guò)程包括：含鈦物料加碳氯化制取TiCl4;鎂熱還原TiCl4制取海綿鈦；電解MgCl2回收金屬鎂。最后一個(gè)過(guò)程是鎂的循環(huán)使用步驟，雖然此法具有生產(chǎn)工序一體化、設(shè)備大型化、操作機(jī)械化和自動(dòng)化甚至到智能化的發(fā)展趨勢(shì)，但是此法工藝是一爐一爐間歇進(jìn)行的，而且在生產(chǎn)過(guò)程中還必須對(duì)反應(yīng)爐進(jìn)行裝料、高溫加熱和卸料操作，再加上后續(xù)還原產(chǎn)物的真空蒸餾除雜和固結(jié)加工過(guò)程，導(dǎo)致成本居高不下。再者就是TiCl4和Cl2具有強(qiáng)腐蝕性，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)設(shè)備及環(huán)境損害極大，因此設(shè)備的投資很大和后續(xù)環(huán)?；ㄙM(fèi)很大。因此限制了鈦的廣泛大規(guī)模應(yīng)用。