スポンジチタンについて知っておきたいこと
スポンジチタンは、チタン合金やその他のチタン製品の製造に使用される重要な原料です。 では、スポンジチタンはどのようにして生成されるのでしょうか？ 以下に簡単に紹介します。
1. スポンジチタンの製造方法:
チタン鉱石の精製：スポンジチタンの製造は通常、チタン鉱石（イルメナイト、ルチル鉱石など）から始まります。 まず、チタン鉱石を選鉱・粉砕し、高品位のチタン鉱石を抽出します。
塩化物浸出: チタン鉱石には通常、少量の酸化物が含まれているため、チタンを抽出するには塩化物で浸出する必要があります。 このステップでは、鉱石が塩素ガスと反応して塩化チタンガス (TiCl4) が生成されます。
塩化チタンガスの精製：塩化チタンガスは、その目的を達成するために精製する必要があります。 塩化チタンガスの精製には通常、濃縮・改質などの技術が用いられます。
還元スポンジチタンの生成：精製塩化チタンガスと純マグネシウム粉末等を高温で反応させてスポンジチタンを生成します。 この工程では、粉末またはブロック状のスポンジチタンが製造されます。
スポンジチタンの加工：スポンジチタンの生成量は通常少量であり、スポンジチタン製品の要求を満たすためには酸化、不純物除去、精製などのさらなる加工が必要です。
2.チタンスポンジ加工工程:
⑴塩素処理。 四塩化チタンはスポンジチタンの主原料です。 現在、沸騰塩素化、溶融塩塩素化、シャフト炉塩素化の 3 つの主な製造方法があります。
四塩化チタンの製造方法は現在、沸騰塩素化法が主流である。 沸騰塩素化は、微粒子のチタンに富んだ材料と固体炭素質（石油コークス）還元剤を使用し、高温と塩素ガス流の作用下で流動状態で塩素化反応を実行し、四塩化チタンを生成する方法です。 数十年の研究開発を経て、この方法は成熟した製造プロセスを持ち、国内外で広く使用されています。
溶融塩塩素化法は、微粉砕したチタンスラグまたはルチルと石油コークスを溶融塩（主成分はKCl、NaCl、MgCl2、CaCl2）媒体に懸濁し、塩素ガスを流通させることにより四塩化チタンを製造する方法です。
シャフト炉の塩素化では、塩化チタン スラグ (またはルチル) と石油コークスを細かく粉砕し、バインダーを加え、混合して練炭を形成し、コークス化します。 得られた練炭は縦型塩素化炉に積み重ねられます。 固層状態で塩素ガスと反応させて四塩化チタンを製造する方法は、固定層塩素化またはペレット塩素化とも呼ばれます。 この方法は、生産量が少なく、製品の品質が低いため、基本的に廃止されました。
⑵ 精製工程
四塩化チタンの精製・精製には、主に蒸留による高沸点不純物と低沸点不純物の除去と、化学的方法によるバナジウム不純物の除去が含まれます。
四酸化チタンの蒸留には、我が国では長年にわたり高効率フロートバルブ蒸留塔を使用しており、その効果は非常に良好です。
バナジウムの除去方法としては、従来は銅線を使用してバナジウムを除去していました。 しかし、銅線の消費量が多く、コストが高く、労働集約度が高いなどの問題があります。 現在、この方法は段階的に廃止されつつあります。 アルミニウム粉末からバナジウムを除去する方法は、低コストで廃水も発生しない優れた方法です。 バナジウム除去スラグは、中国で推進されているバナジウムの抽出にも使用できます。
⑶ 還元蒸留工程
スポンジチタンは還元蒸留法により製造されます。 よく使われる合成処理には「I型合成法」と「∩型合成法」の2つがあります。 I型接合法は直列法、∩型接合法は並列法とも呼ばれます。 どちらの方法にも独自の利点があり、我が国で使用されています。
⑷電解マグネシウム法
現在、海外のスポンジチタン工場では多極電解槽やセパレータレスのマグネシウム電解槽が広く使用されています。 しかし、国内の電解マグネシウム技術は比較的遅れており、スポンジチタンの製造には電力と塩素の消費量が多くなります。 このため、近年、国内の新設工場では先進的な大型多極式電解槽やセパレーターレスのマグネシウム電解槽が導入され、生産技術が大幅に向上しています。
現在、我が国のスポンジチタンの生産能力は世界第一位です。 しかし、国際的な先進レベルと比較すると、生産規模、生産技術、製品の品質には依然として一定のギャップがあります。 真に国際的な先進レベルに到達するという課題は依然として非常に困難です。
