NaF-K2 TiF6-TiO2 体系中直接电解制备钛的可行性研究

刘瑛鑫，颜恒维，刘战伟，秦 博，杨鹏臣

（昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明 650093）

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金属钛及其合金由于具有密度小、质量轻、比强度高、耐腐蚀性好以及生物相容性好等优点，被广泛应用于航空、航天、航海、化工、建筑和医学等领域［1-2］.尽管全球钛资源储量丰富，截止2017年底，全球钛资源已超过20亿t（以TiO2为当量计）［3］.但钛工业目前的生产现状（主要以“Kroll”为主）使得海绵钛的价格一直居高不下，从而限制了钛及其合金的大规模应用.而熔盐电解制备金属的方法具有能耗低、污染小的优点，因此，熔盐电解制备钛的方法一直都是科研人员关注和研究的重点.

熔盐电解法制钛的工艺与较为主流的OS法［4］、USTB法［5］以及FFC剑桥法［6-9］相比，OS工艺虽然在理论上的能耗仅为传统工艺的一半，但产物和电解质难以分离的缺点使得产物含有较高杂质，这限制了该工艺实现工业化的脚步；而FFC剑桥法凭借独特的脱氧机理，缩短了金属钛制备工艺的流程，被视为现阶段最有可能取代传统钛制备方法的工艺，但仍存在着难点需要攻克，如电流效率偏低、产物含氧率较高以及石墨阳极污染等问题；USTB工艺尽管克服了OS法和FFC剑桥工艺生产出来的阴极产物含氧量高且易引入杂质的问题，但阳极的消耗和制备仍是必需要解决的难题.

以往熔盐电解法制备钛工艺的电解质体系大多为氯化物，主要以CaCl2-CaO体系为主，兼有添加NaCl、MgCl2、LiCl、KCl等物质［10-15］.而相较于氯化物体系，氟化物体系有着不易吸潮……