镁热还原法生产海绵钛
镁热还原法生产海绵钛
1概述 还原蒸馏工序是海绵钛生产的关键一环， 采用“克劳尔”法用镁将四氯化钛还原成金 属钛，总反应式为： TiCl+2Mg=Ti+2MgCl2 镁还原-真空蒸馏法是目前国际上工业 生产海绵钦的唯一方法。该方法的原则流程 如下：
1 概述 还原蒸馏工序是海绵钛生产的关键一环， 采用“克劳尔”法用镁将四氯化钛还原成金 属钛，总反应式为： TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2 镁还原-真空蒸馏法是目前国际上工业 生产海绵钦的唯一方法。该方法的原则流程 如下：
富钛料 补充液额（氯贓） 氯化 粗四氯化钛 精制 补充镁 氯气 精四氨化钛 还原 氯化镁 电解镁 精镁 蒸馏镁和氯化镁 精炼 真空蒸馏 取出、破碎、包装 海绵钛 图7-1 镁还原法制取海绵钛生产工艺流程图
该工艺包括镁还原一真空蒸馏、产品后 处理、镁电解三个主要工序。工艺特点是实 现了氯、镁的循环利用：用金属镁还原TC4 制取海绵钦，还原反应的副产品MgC用于 电解制取金属镁，电解获得的金属镁返回还 原工序使用，而电解产生的氯气返回氯化工 序用于制造四氯化钛
该工艺包括镁还原一真空蒸馏、产品后 处理、镁电解三个主要工序。工艺特点是实 现了氯、镁的循环利用：用金属镁还原TiCl4 制取海绵钦，还原反应的副产品MgCl2用于 电解制取金属镁，电解获得的金属镁返回还 原工序使用，而电解产生的氯气返回氯化工 序用于制造四氯化钛
2镁还原反应的理论基础 MoCl MoCla NbCls 20 8 60 8== NaCI 2 4 60 750 1130K 180 300400500 1000 1500 2000 温度K 图6-1 某些金属氢化物的△G”值与温度关系
2 镁还原反应的理论基础
▣钠、钙、镧、铈、镁氯化物的标准自由焓比 TiC4和TCl2负的多，从热力学角度看，亲和 力更高，都可作为还原剂。但在工业上实际 应用的还原剂只有Mg和Na。 ▣价格低、数量多、容易精炼提纯、还原产物 容易分离
钠、钙、镧、铈、镁氯化物的标准自由焓比 TiCl4 和TiCl2负的多，从热力学角度看，亲和 力更高，都可作为还原剂。但在工业上实际 应用的还原剂只有Mg和Na。 价格低、数量多、容易精炼提纯、还原产物 容易分离
2.1镁还原反应的热力学 目 镁热还原发生产海绵钛，“克劳尔法”，在 高温下的反应过程涉及TC4Mg-T-C3 TC2等多相体系，是一个复杂的物理化学过 程。总反应方程式为： 1\2TiCl+Mg=1\2Ti+MgCl2
2.1镁还原反应的热力学 镁热还原发生产海绵钛，“克劳尔法”，在 高温下的反应过程涉及TiCl4 -Mg-Ti-TiCl3- TiCl2等多相体系，是一个复杂的物理化学过 程。总反应方程式为： 1\2TiCl4+Mg=1\2Ti+MgCl2
反应经历为： 126 1/2TCI+Mg=12T+MgC (6 2TiCL+Mg=2T+MgC 62 -40 167 TICL+Mg TiCl2+MgCl2 (63 （64 -50 -209 2TiCl+Mg=2C+MgCl 23T+g=23I+0(65 TiC+Mg=T+MgCb (6 -60 251 900 1000 1100 1200 1300 祖度，K
反应经历为：
从图可见，上述镁还原反应的标准自由 能变化都有很大的负值，各主要反应均能自 发进行，而己自发进行的倾向性很大。说明 在一定温度下均可按式(6-1)反应直接生成 金属钛；反应生成低价钛氯化物，在反应区 存在镁的条件下，反应生成的低价铁氯化物 可继续进一步还原生成金属钛
从图可见，上述镁还原反应的标准自由 能变化都有很大的负值，各主要反应均能自 发进行，而已自发进行的倾向性很大。说明 在一定温度下均可按式(6-1)反应直接生成 金属钛；反应生成低价钛氯化物，在反应区 存在镁的条件下．反应生成的低价铁氯化物 可继续进一步还原生成金属钛
当还原过程中Mg量不足时，可能会出 现T的二次作用使还原性降低。 3TiCl4+Ti=4TiCl3 3TiCl+Ti=2TiCl2 3TiCla+Ti=3TiCl2 热力学计算结果显示，反应自发的倾向性较 小，仅为还原反应的副反应。为了确保还原 过程的充分，要求加入过量镁
当还原过程中Mg量不足时，可能会出 现Ti的二次作用使还原性降低。 3TiCl4+Ti=4TiCl3 3TiCl4+Ti=2TiCl2 3TiCl4+Ti=3TiCl2 热力学计算结果显示，反应自发的倾向性较 小，仅为还原反应的副反应。为了确保还原 过程的充分，要求加入过量镁