材料工程基礎(chǔ)第八章有色金屬冶金

1、第八章 有色金屬冶金材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)第一節(jié)有色金屬冶金分類第一節(jié)有色金屬冶金分類| 現(xiàn)代有色金屬冶金生產(chǎn)，按所采用的工藝流現(xiàn)代有色金屬冶金生產(chǎn)，按所采用的工藝流程可大致劃分為全火法流程、全濕法流程、程可大致劃分為全火法流程、全濕法流程、火法火法-濕法聯(lián)合流程三大類。濕法聯(lián)合流程三大類。 |一、全火法流程一、全火法流程 |全火法流程是指從金屬礦的粗煉到金屬精煉全火法流程是指從金屬礦的粗煉到金屬精煉的全過程全部采用的是火法冶金技術(shù)。的全過程全部采用的是火法冶金技術(shù)。多年以來，有色重金屬銅、鎳、鉛、鋅、多年以來，有色重金屬銅、鎳、鉛、鋅、錫、汞等的生產(chǎn)就是以全火法流程為主，錫、汞等的生產(chǎn)就是

2、以全火法流程為主，由焙燒、熔煉到精煉為成品都是在高溫下由焙燒、熔煉到精煉為成品都是在高溫下進(jìn)行的。由于溫度高、反應(yīng)速度快，設(shè)備進(jìn)行的。由于溫度高、反應(yīng)速度快，設(shè)備單位容積的處理量大，金屬的生產(chǎn)成本比單位容積的處理量大，金屬的生產(chǎn)成本比較低，并且經(jīng)過歷年的改進(jìn)，逐步實(shí)現(xiàn)了較低，并且經(jīng)過歷年的改進(jìn)，逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，自動(dòng)化、連續(xù)化和大型化。機(jī)械化，自動(dòng)化、連續(xù)化和大型化。 另外，火法冶金未受到環(huán)境法規(guī)的限另外，火法冶金未受到環(huán)境法規(guī)的限制，所以仍在持續(xù)地發(fā)展。但全火法制，所以仍在持續(xù)地發(fā)展。但全火法流程不容易實(shí)現(xiàn)礦物原料中貴金屬的流程不容易實(shí)現(xiàn)礦物原料中貴金屬的全面回收和其他伴生金屬的綜合利用，全

3、面回收和其他伴生金屬的綜合利用，所以純火法產(chǎn)出的粗金屬大都還要采所以純火法產(chǎn)出的粗金屬大都還要采用電解或其他濕法工藝，這樣就形成用電解或其他濕法工藝，這樣就形成了火法了火法-濕法聯(lián)合流程。濕法聯(lián)合流程。二、全濕法流程二、全濕法流程|全濕法流程是指從選礦到金屬的提純?nèi)^程全濕法流程是指從選礦到金屬的提純?nèi)^程全部采用的是濕法冶金技術(shù)。全部采用的是濕法冶金技術(shù)。全濕法流程主要針對(duì)的是那些不適用火法冶金的全濕法流程主要針對(duì)的是那些不適用火法冶金的氧化礦物原料及海水、廢水、廢渣、選礦尾礦所氧化礦物原料及海水、廢水、廢渣、選礦尾礦所含的有色金屬的冶煉與提取，例如低品位氧化銅含的有色金屬的冶煉與提取，例如

4、低品位氧化銅礦、銅礦山的廢礦堆、浮選尾礦、含銅礦水等不礦、銅礦山的廢礦堆、浮選尾礦、含銅礦水等不適合火法煉銅的礦物的冶金。適合火法煉銅的礦物的冶金。 |據(jù)估計(jì)世界范圍內(nèi)，此類方法所生產(chǎn)的據(jù)估計(jì)世界范圍內(nèi)，此類方法所生產(chǎn)的銅，年產(chǎn)約占總產(chǎn)量的銅，年產(chǎn)約占總產(chǎn)量的15。近年來，以锍化銅精礦為原料采用強(qiáng)氯化近年來，以锍化銅精礦為原料采用強(qiáng)氯化劑可使精礦的銅轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸銅，劑可使精礦的銅轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸銅，同時(shí)使硫還原為元素硫，從而出現(xiàn)了許多同時(shí)使硫還原為元素硫，從而出現(xiàn)了許多種全濕法流程，如常壓酸浸出法、高壓氧種全濕法流程，如常壓酸浸出法、高壓氧浸出法、二氯化鐵浸出法、重鉻酸鹽浸出浸出法、二

5、氯化鐵浸出法、重鉻酸鹽浸出法以及細(xì)菌浸出法等。法以及細(xì)菌浸出法等。|如果按照濕法煉鋅那樣，也可把銅精礦如果按照濕法煉鋅那樣，也可把銅精礦的的焙燒焙燒-浸出浸出-電解電解視為全濕法流程。視為全濕法流程。目前濕法煉鋅的生產(chǎn)能力已達(dá)世界鋅總產(chǎn)目前濕法煉鋅的生產(chǎn)能力已達(dá)世界鋅總產(chǎn)量的量的80。輕金屬冶金中的鋁電解，由海水煉鎂，用輕金屬冶金中的鋁電解，由海水煉鎂，用硫化法浸出煉銻以及黃金生產(chǎn)中普遍采用硫化法浸出煉銻以及黃金生產(chǎn)中普遍采用的氰化法工藝，都可以說是全濕法流程。的氰化法工藝，都可以說是全濕法流程。三、火法一濕法聯(lián)合流程三、火法一濕法聯(lián)合流程| 火法一濕法聯(lián)合流程是在冶金過程中采用火火法一濕法聯(lián)

6、合流程是在冶金過程中采用火法冶金與濕法冶金相配合的方法，以充分發(fā)法冶金與濕法冶金相配合的方法，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，避免其不足。揮各自的優(yōu)點(diǎn)，避免其不足。 對(duì)于有色金屬的冶金，采用火法冶金處理的主要對(duì)于有色金屬的冶金，采用火法冶金處理的主要為硫化礦。因?yàn)橐话阈枰紫仍诟邷貤l件下脫硫?yàn)榱蚧V。因?yàn)橐话阈枰紫仍诟邷貤l件下脫硫和造渣。但是從經(jīng)濟(jì)角度考慮，礦物原料中的脈和造渣。但是從經(jīng)濟(jì)角度考慮，礦物原料中的脈石成分不應(yīng)太多，一般要通過選礦富集為有一定石成分不應(yīng)太多，一般要通過選礦富集為有一定品位的精礦。品位的精礦。然而濕法冶金則不同，他既能處理富集的然而濕法冶金則不同，他既能處理富集的氧化礦物氧化

7、礦物(鋅焙燒礦鋅焙燒礦)，也能處理原生的氧化，也能處理原生的氧化礦礦(如南美智利的氧化銅礦如南美智利的氧化銅礦)，此外，濕法工藝可以利用已在化工領(lǐng)域發(fā)此外，濕法工藝可以利用已在化工領(lǐng)域發(fā)展起來的許多新技術(shù)和新方法，因而兩者展起來的許多新技術(shù)和新方法，因而兩者配合起來可充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已形成配合起來可充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已形成現(xiàn)代有色提取冶金中廣泛采用的工藝流程?，F(xiàn)代有色提取冶金中廣泛采用的工藝流程。 這種流程大都是先經(jīng)過脫硫焙燒、造這種流程大都是先經(jīng)過脫硫焙燒、造锍熔煉、吹煉、燒結(jié)焙燒、還原熔煉锍熔煉、吹煉、燒結(jié)焙燒、還原熔煉等火法過程產(chǎn)出粗金屬或其他半成品，等火法過程產(chǎn)出粗金屬或其他半成

8、品，然后采用浸出、凈化、溶劑萃取、電然后采用浸出、凈化、溶劑萃取、電解等濕法過程獲得純金屬或其他工業(yè)解等濕法過程獲得純金屬或其他工業(yè)原料。原料。在這種聯(lián)合流程中火法和濕法是前后在這種聯(lián)合流程中火法和濕法是前后緊密銜接，相輔相成的。緊密銜接，相輔相成的。例如重金屬冶金中的電工銅、電工鉛，例如重金屬冶金中的電工銅、電工鉛，鎳、鈷生產(chǎn)；鎳、鈷生產(chǎn)；輕金屬冶金中的聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁，輕金屬冶金中的聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁，由菱鎂礦生產(chǎn)金屬鎂等，比比皆是這由菱鎂礦生產(chǎn)金屬鎂等，比比皆是這種流程。種流程。在高熔點(diǎn)稀有金屬冶金中，鋯、鉻、在高熔點(diǎn)稀有金屬冶金中，鋯、鉻、鈦等的生產(chǎn)等所采用的工藝大多也是鈦等的生產(chǎn)等所采

9、用的工藝大多也是火法一濕法聯(lián)合流程?；鸱ㄒ粷穹?lián)合流程。有關(guān)有色金屬的冶金工藝流程方式的選擇，有關(guān)有色金屬的冶金工藝流程方式的選擇，固然技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性考固然技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性考慮是重要的，但是還必須符合環(huán)境保護(hù)的慮是重要的，但是還必須符合環(huán)境保護(hù)的要求。要求。從此角度考慮，火法冶金雖然對(duì)處理硫化從此角度考慮，火法冶金雖然對(duì)處理硫化礦具有效率高，能耗少，有利于富集其中礦具有效率高，能耗少，有利于富集其中的貴金屬，但畢竟不如濕法冶金流程容易的貴金屬，但畢竟不如濕法冶金流程容易解決環(huán)境污染和勞動(dòng)保護(hù)問題。解決環(huán)境污染和勞動(dòng)保護(hù)問題。所以，濕法冶金工藝流程更值得重視。所以，

10、濕法冶金工藝流程更值得重視。第二節(jié)第二節(jié) 典型有色金屬冶金銅、鎳典型有色金屬冶金銅、鎳的造锍冶煉的造锍冶煉|銅、鎳礦大多為硫化物礦，而且銅、鎳礦大多為硫化物礦，而且多數(shù)情況下還是二者的共生礦。多數(shù)情況下還是二者的共生礦。因此，銅與鎳的火法冶煉屬于同因此，銅與鎳的火法冶煉屬于同一類型。一類型。 火法煉銅火法煉銅(鎳鎳)是將銅是將銅(鎳鎳)礦礦(或其焙砂、燒結(jié)或其焙砂、燒結(jié)塊等塊等)和熔劑一起在高溫下熔化，或直接煉和熔劑一起在高溫下熔化，或直接煉成粗銅成粗銅(鎳鎳)，或先煉成銅（鎳）及鐵、硫?yàn)?，或先煉成銅（鎳）及鐵、硫?yàn)橹黧w的熔體，習(xí)慣稱冰銅主體的熔體，習(xí)慣稱冰銅(冰鎳冰鎳)，此過程通，此過程通常

11、又稱造锍；常又稱造锍；然后再吹煉成粗銅然后再吹煉成粗銅(鎳鎳)。其工藝流程一般劃。其工藝流程一般劃分為四段，即造锍、吹煉、火法精煉及電分為四段，即造锍、吹煉、火法精煉及電解精煉。解精煉。 |下面以銅的冶煉工藝流程為例進(jìn)行分析：下面以銅的冶煉工藝流程為例進(jìn)行分析：1造锍造锍|硫化礦火法煉銅的第一步是造锍，所得硫化礦火法煉銅的第一步是造锍，所得產(chǎn)物主要由產(chǎn)物主要由Cu2S和和FeS組成，并含有組成，并含有Fe3O4、Au、Ag、Sb、As、Bi、Se、Fe以及以及ZnS、PbS、Ni3S2等物質(zhì)，習(xí)慣等物質(zhì)，習(xí)慣稱其為冰銅。稱其為冰銅。 造锍煉銅所用設(shè)備有：反射爐、密閉鼓風(fēng)造锍煉銅所用設(shè)備有：反射

12、爐、密閉鼓風(fēng)爐和閃速熔煉爐。爐和閃速熔煉爐。 2冰銅的吹煉冰銅的吹煉|冰銅為冰銅為Cu-Fe-S體系，吹煉便是將冰銅體系，吹煉便是將冰銅轉(zhuǎn)變?yōu)榇帚~，即氧化除去冰銅中的鐵和轉(zhuǎn)變?yōu)榇帚~，即氧化除去冰銅中的鐵和硫以及其中的一部分雜質(zhì)。硫以及其中的一部分雜質(zhì)。在此氧化過程中金屬硫化物被氧化成金屬在此氧化過程中金屬硫化物被氧化成金屬是分兩步進(jìn)行的：是分兩步進(jìn)行的： 第一步第一步 MS+3/2O2=M0+SO2 第二步第二步 2MO+MS=3M+SO2|吹煉是周期性作業(yè)，每個(gè)周期又分吹煉是周期性作業(yè)，每個(gè)周期又分兩個(gè)階段，即造渣期和造粗銅期。兩個(gè)階段，即造渣期和造粗銅期。全周期都是通過風(fēng)口鼓風(fēng)去完成的。全

13、周期都是通過風(fēng)口鼓風(fēng)去完成的。造渣期為冰銅中的硫化亞鐵氧化生成造渣期為冰銅中的硫化亞鐵氧化生成氧化亞鐵和二氧化硫，再將氧化亞鐵氧化亞鐵和二氧化硫，再將氧化亞鐵與加入的石英熔劑造渣除去，直至獲與加入的石英熔劑造渣除去，直至獲得含銅量得含銅量75以上和含鐵量千分之幾以上和含鐵量千分之幾的白冰銅為止。的白冰銅為止。|所謂白冰銅，即是成分接近所謂白冰銅，即是成分接近Cu2S的熔體。的熔體。|造粗銅期為將造粗銅期為將Cu2S在不加熔劑的情況下繼續(xù)在不加熔劑的情況下繼續(xù)吹煉成粗銅。吹煉成粗銅。 | 造渣期的基本反應(yīng)為：造渣期的基本反應(yīng)為： |2FeS+3O2=2FeO+2SO2 2FeO+SiO2=2Fe

14、OSiO2 |造粗銅期的基本反應(yīng)為：造粗銅期的基本反應(yīng)為： | Cu2S+2Cu2O6Cu+SO23粗銅的火法精煉粗銅的火法精煉粗銅中含有各種雜質(zhì)和金、銀等貴金屬，其總量粗銅中含有各種雜質(zhì)和金、銀等貴金屬，其總量可達(dá)可達(dá)0.52。它們不僅影響銅的物理化學(xué)性。它們不僅影響銅的物理化學(xué)性質(zhì)和用途，而且有必要把其中某些有價(jià)值的金屬質(zhì)和用途，而且有必要把其中某些有價(jià)值的金屬提取出來，以達(dá)到綜合回收的目的。提取出來，以達(dá)到綜合回收的目的。粗銅火法精煉為周期性作業(yè)，過程多在反應(yīng)爐內(nèi)粗銅火法精煉為周期性作業(yè)，過程多在反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行。進(jìn)行。|按過程物理化學(xué)變化特點(diǎn)和操作程序，每周按過程物理化學(xué)變化特點(diǎn)和操作程序

15、，每周期基本包括熔化、氧化、還原和洗鑄四個(gè)階期基本包括熔化、氧化、還原和洗鑄四個(gè)階段，其中氧化和還原為主要階段。段，其中氧化和還原為主要階段。 氧化階段中，銅首先氧化：氧化階段中，銅首先氧化：4Cu+O一一2Cu2O。生成的生成的Cu2O立即溶于銅液中，再與活性雜質(zhì)元立即溶于銅液中，再與活性雜質(zhì)元素素(M)接觸的情況下雜質(zhì)可以還原接觸的情況下雜質(zhì)可以還原Cu2O中的中的Cu：Cu2O+M2=2Cu+(M2O)。|氧化階段的基本原理，在于銅中多數(shù)雜質(zhì)對(duì)氧化階段的基本原理，在于銅中多數(shù)雜質(zhì)對(duì)氧的親和力都大于銅對(duì)氧的親和力，且雜質(zhì)氧的親和力都大于銅對(duì)氧的親和力，且雜質(zhì)氧化物在銅中的溶解度很小，可扒渣

16、除去。氧化物在銅中的溶解度很小，可扒渣除去。 |還原階段中，還原劑可選天然氣、氨、還原階段中，還原劑可選天然氣、氨、液化石油氣、丙烷以及插木法，在我國(guó)液化石油氣、丙烷以及插木法，在我國(guó)一般采用重油。一般采用重油。重油的主要成分為各種碳?xì)浠衔铮邷叵轮赜偷闹饕煞譃楦鞣N碳?xì)浠衔?，高溫下分解為氫和碳，而碳燃燒為分解為氫和碳，而碳燃燒為CO，所以重油，所以重油還原實(shí)際上是氫和一氧化碳對(duì)氧化亞銅還原：還原實(shí)際上是氫和一氧化碳對(duì)氧化亞銅還原： Cu2O+H2=2Cu+H2O Cu2O+CO一一2Cu+CO24銅的電解精煉銅的電解精煉|火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般銅的質(zhì)量火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般銅的質(zhì)

17、量分?jǐn)?shù)為，分?jǐn)?shù)為，99.299.7，其中還含有，其中還含有0.30.8雜質(zhì)。雜質(zhì)。為了提高銅的性能，使其達(dá)到各種應(yīng)用的為了提高銅的性能，使其達(dá)到各種應(yīng)用的要求，同時(shí)回收其中的有價(jià)金屬，特別是要求，同時(shí)回收其中的有價(jià)金屬，特別是貴金屬、鉑族金屬和稀散金屬，必須進(jìn)行貴金屬、鉑族金屬和稀散金屬，必須進(jìn)行電解精煉。電解精煉。 銅的電解精煉是以火法精煉產(chǎn)出的精銅為銅的電解精煉是以火法精煉產(chǎn)出的精銅為陽極，以電解產(chǎn)出的薄銅作陰極，以硫酸陽極，以電解產(chǎn)出的薄銅作陰極，以硫酸銅和硫酸的水溶液作電解液。銅和硫酸的水溶液作電解液。在直流電的作用下，陽極銅進(jìn)行電化學(xué)溶在直流電的作用下，陽極銅進(jìn)行電化學(xué)溶解，純銅在陰

18、極上沉積，雜質(zhì)則進(jìn)入陽極解，純銅在陰極上沉積，雜質(zhì)則進(jìn)入陽極泥和電解液中，從而實(shí)現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分泥和電解液中，從而實(shí)現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分離，獲得高品位精銅。離，獲得高品位精銅。二、鋁冶金二、鋁冶金1886年通過在冰晶石熔體中電解氧化鋁制年通過在冰晶石熔體中電解氧化鋁制取金屬鋁的方法實(shí)驗(yàn)成功。取金屬鋁的方法實(shí)驗(yàn)成功。1887年年KJ拜耳發(fā)明了生產(chǎn)氧化鋁的拜拜耳發(fā)明了生產(chǎn)氧化鋁的拜耳法。這些發(fā)明奠定了現(xiàn)代鋁工業(yè)的基礎(chǔ)。耳法。這些發(fā)明奠定了現(xiàn)代鋁工業(yè)的基礎(chǔ)。至今，至今，冰晶石氧化鋁熔鹽電解法冰晶石氧化鋁熔鹽電解法仍是工仍是工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的唯一方法。業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的唯一方法。 |(一一)氧化鋁生產(chǎn)氧化鋁生產(chǎn)

19、 |生產(chǎn)氧化鋁的礦物原料是鋁土礦，生生產(chǎn)氧化鋁的礦物原料是鋁土礦，生產(chǎn)方法可以大致分為堿法、酸法和電產(chǎn)方法可以大致分為堿法、酸法和電熱法，但在工業(yè)上得到應(yīng)用的只有堿熱法，但在工業(yè)上得到應(yīng)用的只有堿法。法。堿法生產(chǎn)氧化鋁有拜耳法、燒結(jié)法，也堿法生產(chǎn)氧化鋁有拜耳法、燒結(jié)法，也有采用拜耳有采用拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法生產(chǎn)的。燒結(jié)聯(lián)合法生產(chǎn)的。1拜耳法生產(chǎn)氧化鋁拜耳法生產(chǎn)氧化鋁|拜耳法是直接利用含有大量游離苛性堿的循環(huán)母液拜耳法是直接利用含有大量游離苛性堿的循環(huán)母液處理鋁土礦，溶出其中的氧化鋁得到鋁酸鈉溶液，處理鋁土礦，溶出其中的氧化鋁得到鋁酸鈉溶液，并用加氫氧化鋁種子并用加氫氧化鋁種子(晶種晶種)分解的方法

20、分解的方法(簡(jiǎn)稱種分法簡(jiǎn)稱種分法)，使鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁結(jié)晶。使鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁結(jié)晶。|析出的氫氧化鋁經(jīng)沉淀、過濾、洗滌、干燥，再經(jīng)析出的氫氧化鋁經(jīng)沉淀、過濾、洗滌、干燥，再經(jīng)煅燒得到氧化鋁。剩余的母液經(jīng)蒸發(fā)后返回，繼續(xù)煅燒得到氧化鋁。剩余的母液經(jīng)蒸發(fā)后返回，繼續(xù)用于溶出鋁土礦。用于溶出鋁土礦。|此法的基本流程及化學(xué)反應(yīng)如下：此法的基本流程及化學(xué)反應(yīng)如下： |(1)鋁土礦的溶出過程及反應(yīng)鋁土礦的溶出過程及反應(yīng)| 對(duì)三水鋁石型鋁土礦對(duì)三水鋁石型鋁土礦| 對(duì)一水軟鋁石型鋁土礦對(duì)一水軟鋁石型鋁土礦 | | 對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦41003OHNaAlNaOHOHA

21、lC42002OHNaAlOHNaOHAlOOHC2424022OHCaOHNaAlOHOHCaNaOHAlOOHC|(2)鋁酸鈉溶液種分反應(yīng)鋁酸鈉溶液種分反應(yīng) Al(OH)4+xAl(OH)3(晶種晶種)(x+1)Al(OH)3(結(jié)結(jié)晶晶)+OH 呈微粒的氫氧化鋁呈微粒的氫氧化鋁(1500)，并且粘度，并且粘度大，所以含鈦量高的鐵礦石不宜在高爐中大，所以含鈦量高的鐵礦石不宜在高爐中冶煉，可在電弧爐中還原熔煉。冶煉，可在電弧爐中還原熔煉。 用碳還原鈦鐵礦，在不同的溫度范圍主要有以下用碳還原鈦鐵礦，在不同的溫度范圍主要有以下反應(yīng)：反應(yīng)： 在在1200時(shí)時(shí)FeTiO3+C=Fe+TO2+CO3Ti

22、2+C=Ti3+CO 在在12701400時(shí)時(shí)2Ti2O5+C=3Ti2O3+CO 在在14001600時(shí)時(shí)Ti2O3+C=2TiO+CO 鈦鐵礦精礦的還原熔煉，通常是在三相電弧爐中進(jìn)行，鈦鐵礦精礦的還原熔煉，通常是在三相電弧爐中進(jìn)行，用焦炭或無煙煤作還原劑。用焦炭或無煙煤作還原劑。(二二)四氯化鈦的生產(chǎn)四氯化鈦的生產(chǎn)在有碳存在下，二氧化鈦的氯化反應(yīng)在有碳存在下，二氧化鈦的氯化反應(yīng)在較低的溫度在較低的溫度(700900)下即能正下即能正常進(jìn)行。常進(jìn)行。|主要反應(yīng)為：主要反應(yīng)為： TiO2+2C12+C=TiCl4十十CO2 TiO2+2C12+2C=TiCl4+2CO 在粗四氯化鈦中有各種雜質(zhì)

23、，如氯化物在粗四氯化鈦中有各種雜質(zhì)，如氯化物(SiCl4、SnCl4、NbCl3、TaCl5、AICl3)，氧氯化物，氧氯化物(TiOC2、VOCl3、CO2Cl2、SOCl2)以及其他化合以及其他化合物物(CCl4、COCl2、CCl3COC1、CH2ClCOCl、C6Cl6、CS2)雜質(zhì)。雜質(zhì)。此外，還有固體夾雜物氧化鐵、二氧化鈦和碳粉等。工此外，還有固體夾雜物氧化鐵、二氧化鈦和碳粉等。工業(yè)上采用精餾法，利用各種氯化物沸點(diǎn)的差異，可以除業(yè)上采用精餾法，利用各種氯化物沸點(diǎn)的差異，可以除去粗四氯化鈦中的大部分雜質(zhì)。但雜質(zhì)去粗四氯化鈦中的大部分雜質(zhì)。但雜質(zhì)VOCl3的沸點(diǎn)與的沸點(diǎn)與TiCl4接近

24、，故在精餾前應(yīng)采取其他方法將釩除去，得到接近，故在精餾前應(yīng)采取其他方法將釩除去，得到純度較高的純度較高的TiCl4。(三三)生產(chǎn)金屬鈦生產(chǎn)金屬鈦金屬鈦的最終提取，除前面提及的目前又金屬鈦的最終提取，除前面提及的目前又廣泛采用的熱金屬鎂還原四氯化鈦法外，廣泛采用的熱金屬鎂還原四氯化鈦法外，也還采用熱金屬鈉的還原法。也還采用熱金屬鈉的還原法。 |1鎂熱還原法生產(chǎn)金屬鈦鎂熱還原法生產(chǎn)金屬鈦 |用鎂熱還原法生產(chǎn)金屬鈦是在密閉的鋼用鎂熱還原法生產(chǎn)金屬鈦是在密閉的鋼制反應(yīng)器中進(jìn)行。制反應(yīng)器中進(jìn)行。將純金屬鎂放入反應(yīng)器中并充滿將純金屬鎂放入反應(yīng)器中并充滿惰性氣體，加熱使鎂熔化惰性氣體，加熱使鎂熔化(熔點(diǎn)熔點(diǎn)

25、650)，在，在800900下，以一下，以一定的流速放人定的流速放人TiCl4與熔融的鎂反與熔融的鎂反應(yīng)，以下式表示：應(yīng)，以下式表示： TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti實(shí)際上鎂還原實(shí)際上鎂還原TiCl4的歷程，是相繼經(jīng)過生成低的歷程，是相繼經(jīng)過生成低價(jià)氯化物的中間反應(yīng)過程而逐次完成的，有以下價(jià)氯化物的中間反應(yīng)過程而逐次完成的，有以下一系列的反應(yīng)：一系列的反應(yīng)： 2TiCl4+Mg=2TiCl3+MgCl2 2TiCl3+Mg=2TiCl2+MgCl2 TiCl4+Mg=TiCl2+MgCl2 TiCl2+Mg=Ti+MgCl2 2TiCl3+3Mg=2Ti+3MgCl2 在在900100

26、0下，下，MgCl2和過剩的鎂有較高的和過剩的鎂有較高的蒸氣壓，可在一定的真空度條件下將殘留的蒸氣壓，可在一定的真空度條件下將殘留的MgCl2和和Mg蒸餾出去，獲得海綿狀金屬鈦。蒸餾出去，獲得海綿狀金屬鈦。2鈉熱還原法生產(chǎn)金屬鈦鈉熱還原法生產(chǎn)金屬鈦用鈉熱還原四氯化鈦生產(chǎn)金屬鈦的發(fā)應(yīng)，用鈉熱還原四氯化鈦生產(chǎn)金屬鈦的發(fā)應(yīng)，可用下式表示：可用下式表示： TiCl4氣氣+4Na液液=Ti固固+4NaCl液液 鈉還原四氯化鈦可以在高于鈉還原四氯化鈦可以在高于NaCl的熔點(diǎn)的熔點(diǎn)(801)溫度直到低于鈉的沸點(diǎn)溫度直到低于鈉的沸點(diǎn)(883)溫度溫度范圍下進(jìn)行。鈉還原四氯化鈦同樣也是通范圍下進(jìn)行。鈉還原四氯化鈦同樣也是通過生成低價(jià)氯化鈦的中間反應(yīng)來完成的。過生成低價(jià)氯化鈦的中間反應(yīng)來完成的。(四四)鈦的精煉鈦的精煉|金屬鈦的精煉，目前有下述兩種方法：金屬鈦的精煉，目前有下述兩種方法： | 1電解精煉電解精煉 電解精煉鈦是將含雜質(zhì)的粗鈦壓制成棒狀陽極或電解精煉鈦是將含雜質(zhì)的粗鈦壓制成棒狀陽極或者是將粗鈦放在陽極筐中，