1 绪论 1
1.1 钛冶金发展简史 1
1.1.1 元素钛的发现 1
1.1.2 钛冶金发展简史 1
1.2 钛资源与主要钛矿物 7
1.2.1 钛资源 7
1.2.2 主要钛矿物 8
1.3 铁及其合金的性质与应用 13
1.3.1 钛的性质 13
1.3.2 钛材的性质 15
1.3.3 钛合金的功能特性 16
1.3.4 钛及其合金的主要用途 18
1.4 现行钛冶金工业的生产流程 19
1.4.1 三大步骤 21
1.4.2 两个循环 22
参考文献 22
2 富钛料生产 24
2.1 概述 24
2.1.1 富集含钛物料的原因 24
2.1.2 富集含钛物料的方法 24
2.2.1 工艺简介 25
2.2 还原熔炼法生产钛渣 25
2.1.4 富钛料的用途及对产品的要求 25
2.1.3 富集含钛物料的理论依据 25
2.2.2 钛铁矿还原反应热力学 31
2.2.3 还原熔炼动力学 40
2.2.4 还原熔炼的工艺实践 48
2.3 选择性浸出法制取人造金红石 56
2.3.1 弱还原盐酸浸出法 57
2.3.2 弱还原硫酸浸出法 60
2.3.3 强还原锈蚀法 61
参考文献 64
3.1.1 采用氯化冶金的原因与氯化冶金特点 66
3.1 氯化冶金概况 66
3 粗四氯化钛生产 66
3.1.2 氯化工艺简介 69
3.2 富钛料氯化反应热力学 73
3.2.1 钛渣氯化反应热力学 73
3.2.2 钛铁矿氯化反应热力学 77
3.3 氯化反应动力学 78
3.3.1 气－固相氯化反应动力学 78
3.3.2 TiO2的融盐氯化反应动力学 85
3.4 沸腾氯化富钛料的工艺实践 90
3.4.1 原则工艺流程 90
3.4.2 物料及其特性 91
3.4.3 主要影响因素及工艺条件 93
3.4.5 高钙镁富钛料的氯化方法 96
3.4.4 判断流化状况的方法 96
3.5 氯化产物的冷凝问题 98
3.5.1 炉气组成 98
3.5.2 冷凝工艺实践 98
3.5.3 影响冷凝过程的因素 99
3.5.4 采用“阳极氯气”氯化对冷凝过程的影响 100
3.5.5 阳极氯气的增浓方法 100
3.6 “三废”治理 101
3.6.1 废气处理 101
3.6.2 废渣处理 102
参考文献 103
4 精制粗TiCl4 104
4.1 粗TiCl4的组成及各组分的性质 104
4.1.1 粗TiCl4的组成 104
4.1.2 杂质分类 104
4.1.3 各组分的性质 106
4.1.4 分离方法 107
4.2 粗TiCl4精制原理 108
4.2.1 蒸馏法除高沸点杂质 108
4.2.2 精馏法除低沸点杂质 108
4.2.3 除钒原理 110
4.3.1 工艺流程 114
4.3.2 主要影响因素及工艺条件 114
4.3 精制粗TiCl4的工艺实践 114
4.3.3 精TiCl4标准 118
4.3.4 精制过程中的“三废”处理 119
参考文献 119
5 镁热还原法生产海绵钛 120
5.1 镁热还原TiCl4反应概况 120
5.1.1 还原剂的选择 120
5.1.2 镁热还原过程的特点 120
5.1.3 镁热还原TiCl4反应过程 122
5.2 镁热还原TiCl4反应热力学分析 125
5.2.1 化学反应热力学趋势 125
5.2.3 相平衡关系 127
5.2.2 分析讨论 127
5.2.4 钛的低价氯化物的危害 130
5.2.5 还原反应热效应 131
5.3 镁热还原TiCl4反应动力学 131
5.3.1 反应机理简介 131
5.3.2 温度对还原反应的影响 132
5.3.3 压力对还原反应的影响 134
5.3.4 反应界面积对还原反应的影响 134
5.3.5 还原反应表观活化能 134
5.4 镁热还原TiCl4的工艺实践 135
5.4.1 原料及其性质 135
5.4.2 生产工艺 135
5.4.3 主要技术条件 137
5.4.4 主体设备 138
5.5 关于镁循环问题 140
参考文献 141
6 还原产物的真空蒸馏 143
6.1 概述 143
6.1.1 还原产物的化学组成 143
6.1.2 除去镁和氯化镁的方法 143
6.1.3 真空蒸馏过程 144
6.1.4 真空蒸馏过程的特点 145
6.2 真空蒸馏热力学 145
6.2.1 蒸馏过程 145
6.2.2 冷凝过程 147
6.3.1 蒸馏过程机理 148
6.2.3 分析讨论 148
6.3 真空蒸馏过程动力学 148
6.3.2 温度的影响 149
6.3.3 真空度的影响 150
6.3.4 蒸馏时间 150
6.3.5 海绵钛的结构对蒸馏过程的影响 151
6.4 真空蒸馏的工艺实践 152
6.4.1 操作过程与工艺条件 152
6.4.2 蒸馏终点的判定 153
6.4.3 真空蒸馏设备 154
6.4.4 还原－蒸馏联合法 154
6.5.2 杂质来源与分布规律 157
6.5.1 我国海绵钛的质量标准 157
6.4.5 还原－蒸馏技术经济指标 157
6.5 关于海绵钛质量问题 157
6.5.3 提高海绵钛质量的措施 159
参考文献 160
7 二氧化钛生产 161
7.1 TiO2的主要性质与用途 161
7.1.1 晶型结构与主要性质 161
7.1.2 TiO2的光化学性质与光催化机理 164
7.1.3 TiO2表面的超润湿性 167
7.1.4 主要用途与消费结构 168
7.1.5 光催化TiO2功能材料的应用 170
7.2.1 工艺简介 173
7.2 硫酸法生产钛白 173
7.2.2 生产原理与主要技术条件 175
7.2.3 硫酸法存在的问题 178
7.3 氯化法生产钛白 179
7.4 纳米TiO2粉末的制备方法 181
7.4.1 气相法制备纳米级TiO2粉末 182
7.4.2 液相法制备纳米级TiO2粉末 183
7.4.3 溶胶—凝胶法制备TiO2粉末 184
7.5 二氧化钛薄膜的制备方法 189
7.5.1 旋涂法 190
7.5.4 化学平衡迁移法制备TiO2薄膜原理 191
7.5.2 浸渍法 191
7.5.3 金属钛直接氧化法 191
参考文献 192
8 钛及其合金粉末的生产 194
8.1 钛及其合金粉末的生产概况 194
8.1.1 生产钛及其合金粉末的必要性 194
8.1.2 制取钛及其合金粉末的主要方法 195
8.1.3 钛及其合金粉末的主要性质 196
8.2 钠还原法制取钛粉 197
8.2.1 工艺简介 197
8.2.2 产品性能 198
8.3.1 氢化脱氢法制取钛粉工艺简介 199
8.3 氢化脱氢法 199
8.3.2 产品主要性能 200
8.3.3 氢化、脱氢反应热力学 200
8.3.4 氢化、脱氢反应动力学 204
8.3.5 氢化钛的粉碎 207
8.4 离心雾化法 207
8.4.1 工艺简介 209
8.4.2 金属液滴形成机理 212
8.4.3 产品特性 216
8.5 气体雾化法简介 216
参考文献 217
9 高纯钛的制备 219
9.1.1 融盐电解精炼法 221
9.1 化学精炼法 221
9.1.2 碘化法 225
9.2 物理精炼法 228
9.2.1 熔炼精制法 228
9.2.2 固相电迁移法 231
参考文献 232
10 钛冶金其他方法 234
10.1 研究现状与简要评述 234
10.2 制取钛及其合金的方法 234
10.2.1 融盐电解法 234
10.2.2 氟化物还原法 242
10.2.3 等离子冶金法 247
10.2.4 金属热还原法 248
10.2.5 碳热还原法 249
10.3 制备钛及其合金粉末的方法 250
10.3.1 Hurd法 251
10.3.2 等离子冶金法 251
10.3.3 在融盐中还原法 251
10.3.4 融盐电解法 254
10.3.5 金属热还原法 254
10.3.6 闪速还原法 257
10.3.7 高能球磨法 257
参考文献 258