建VSHN51956ERSI镁热还原法生产海绵钛
镁热还原法生产海绵钛
1概述O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钛的唯一方法。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 业生产海绵钛的唯一方法。该方法的原 则流程如下：
富钛料补充液领碱厂）氯化粗四氯化钛实现氯循环精制氯气补充镁精四氣化钛氯化镁还原电解镁实现镁循环实现镁循环鲜精炼蒸馅镁和氟化镁真空蒸馅Y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
主要工艺：O该工艺包括镁还原、真空蒸馏、镁电解三个主要工序。#工艺特点：实现了氯、镁的循环利用，用金属镁还原TiCl4制取海绵钛，还原反应的副产品MgCl,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
主要工艺： 该工艺包括镁还原、真空蒸馏、镁 电解三个主要工序。 #工艺特点：实现了氯、镁的循环利 用，用金属镁还原TiCl4制取海绵钛，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O1956FISTTYMoClMoCl,NbClsBwCls50-MoCl,TaciswC-B20Moc100大L1NbCTacVCI415040CucTC2200HCMFeCl-ZnCl225060TICI4(ovCBOBTiCI2Tac(0300TachZrei80MgCi2VCIB3508CZnCl2M400EBTiCi100HfCl3BZrc-=MP450NaCiSTiClMHfCMIM120500MZrCl3HICI550140MgCl600650CeClM160LaCl700180CaCl7501130KNaCi100015002000300400500温度/K图6-1某些金属氯化物的AG%值与温度关系M?一金属熔点，B.一金属沸点，M一氯化物熔点：B一氯化物沸点（虚线表示计算值，实线表示实测值）VAoSaonY
2 镁还原反应的理论基础
■钠、钙、镧、铈、镁氯化物的标准自由恰比TiCl4和TiCl,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镁热还原法生产海绵钛即“克劳尔法”总反应方程式为：1/2TiCl4+Mg=1/2Ti+MgCl2实际上在高温下的反应过程涉及TiCl4-Mg-Ti-TiCl3-TiCl,等多相体系，是一个复杂的物理化学过程
2.1镁还原反应的热力学 ◼ 镁热还原法生产海绵钛即“克劳尔法”总反 应方程式为： ½TiCl4+Mg=½Ti+MgCl2 实际上在高温下的反应过程涉及TiCl4 -Mg-TiTiCl3 -TiCl2等多相体系，是一个复杂的物理化 学过程
B-30-126反应经历为：RCBWBWR(6-1)1/2TiCl4+Mg=1/2Ti+MgClTor-16740C(6-2)2TiCl4+Mg=2TiCl3+Mg2B4CCOOO(6-3)TiC14 + Mg = TiCl2 + MgCl2B(6-4)2TiCl, + Mg = 2TiCl2 + MgCl2-209R-50(6-5)2/3TiCl, + Mg = 2/3TI + MgCl2(6-6)TiCh2+Mg=Ti + MgCl2-251I1200130090011001000温度，K
反应经历为：
2O结论：（1）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，而且自发进行的倾向性很大(2）在一定温度下均可按式(6-1)反应直接生成金属钛：（3）也可反应生成低价钛氯化物，在反应区存在镁的条件下，反应生成的低价钛氯化物可继续进一步还原生成金属钛
结论： （1）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， 而且自发进行的倾向性很大。 （2）在一定温度下均可按式(6-1)反应直 接生成金属钛； （3）也可反应生成低价钛氯化物，在反应 区存在镁的条件下，反应生成的低价钛 氯化物可继续进一步还原生成金属钛
2副反应：O1956S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=4TiCl3TiCl4+Ti=2TiCl,3TiCl4+Ti=3TiCl,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
副反应： 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