鈦是一種銀白色的過渡金屬，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，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，生成的鈦粉被過量的鈉氣流所攜帶。之后鈦、鈉和氯化鈉通過過濾、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，但是此法工藝是一爐一爐間歇進(jìn)行的，而且在生產(chǎn)過程中還必須對反應(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)過程中對設(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。