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工業(yè)的鈦是怎么提煉的?

作者:訪客發(fā)布時間:2021-07-18分類:催化劑及助劑瀏覽:80


導讀:  制取金屬鈦的原料主要為金紅石,其中含TiO2大于96%。缺少金紅石礦的國家,例如蘇聯(lián),則采用鈦鐵礦制成的"高鈦渣",其中含TiO290%左右。因天然金紅石漲價和儲量日減,各國都...

  制取金屬鈦的原料主要為金紅石,其中含TiO2大于96%。缺少金紅石礦的國家,例如蘇聯(lián),則采用鈦鐵礦制成的"高鈦渣",其中含TiO290%左右。因天然金紅石漲價和儲量日減,各國都趨向于用鈦鐵礦制成富鈦料,即高鈦渣和人造金紅石。  制取鈦流程  鈦在1791年被發(fā)現(xiàn),而第一次制得純凈的鈦卻是在1910年,中間經(jīng)歷了一百余年。原因在于:鈦在高溫下性質十分活潑,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。  工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法制取二氧化鈦,再由二氧化鈦制取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦(精礦),發(fā)生下面的化學反應:  FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O  FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O  FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O  Fe2O3+3H2SO4 ==Fe2(SO4)3+3H2O  為了除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,F(xiàn)e3+還原為Fe2+,然后將溶液冷卻至273K以下,使得FeSO4·7H2O(綠礬)作為副產(chǎn)品結晶析出。  Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀,反應是:  Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4  TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4  鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦:  H2TiO3== TiO2+H2O  工業(yè)上制金屬鈦采用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2(或天然的金紅石)和炭粉混合加熱至1000~1100K,進行氯化處理,并使生成的TiCl4,蒸氣冷凝。  TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO  在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦:  TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti  這種海綿鈦經(jīng)過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉,最后制成各種鈦材。  也可以通過反應:Ti+2CI2=TiCI4  得到的TiCI4經(jīng)過高溫(1250℃左右)情況下分解:  TiCI4=Ti+2CI2  由此得到純鈦棒。  鈦是一種化學元素,化學符號Ti,原子序數(shù)22,在化學元素周期表中位于第4周期、第IVB族。是一種銀白色的過渡金屬,其特征為重量輕、強度高、具金屬光澤,耐濕氯氣腐蝕。  鈦被認為是一種稀有金屬,這是由于在自然界中其存在分散并難于提取。但其相對豐富,在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣布于地殼及巖石圈之中。鈦亦同時存在于幾乎所有生物、巖石、水體及土壤中。從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦,可用于制造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(TiCl4)(作催化劑和用于制造煙幕作空中掩護)及三氯化鈦(TiCl3)(用于催化聚丙烯的生產(chǎn))。

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