2021年7月1日，日本東邦鈦公司官網(wǎng)發(fā)布消息稱，公司多項(xiàng)先進(jìn)的研發(fā)成果(鈦冶煉技術(shù)、電沉積法直接制造鈦箔材、多功能化多孔鈦板)已公開發(fā)布于自然指數(shù)2021材料科學(xué)(Nature Index 2021 Materials Science)。

鈦的冶煉提純過程非常復(fù)雜，流程長(zhǎng)且能耗大，因此成本高、價(jià)格貴，同時(shí)還會(huì)排放大量的CO2。鈦材需求量的增大以及對(duì)溫室氣體減排要求的提升，給全球鈦材制造商提出了新的挑戰(zhàn)。為此，日本東邦鈦公司(Toho Titanium)與美國(guó)Universal Achemetal Titanium合作開發(fā)了一種新型鈦冶煉技術(shù)——UAT工藝，該技術(shù)有望有效解決碳排放的問題。

東邦鈦公司執(zhí)行董事兼總經(jīng)理Hideki Fujii和他的同事對(duì)UAT公司提出的新工藝進(jìn)行了驗(yàn)證，證實(shí)UAT工藝能夠有效突破傳統(tǒng)工藝存在的瓶頸。在該工藝路線中，將粉狀TiO2、CaF2以及金屬Al混合，當(dāng)混合物被點(diǎn)燃時(shí)，會(huì)發(fā)生鋁熱反應(yīng)，瞬間放出大量的熱，可在不使用外部燃料的情況下有效提高爐溫，從而減少CO2的排放。

鋁熱反應(yīng)后雖然會(huì)有一些Al2O3和CaF2熔渣，但是可以很容易的將其與含有氧及鋁元素的凝固鈦合金分離。然后，通過一種獨(dú)特的電解精煉工藝將鈦合金中的大部分鈦溶解到電解質(zhì)中，再以樹枝狀沉積物的形式沉積在陰極上，最后通過水洗或真空分離獲得低雜質(zhì)含量的金屬鈦，即相當(dāng)于目前的工業(yè)純鈦。

與Kroll工藝相比，UAT工藝具有很多優(yōu)勢(shì)。一方面，由于無需使用碳作為原材料，故有效解決了CO2的減排問題；另一方面，與鈦生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝相比，預(yù)計(jì)耗電量將減少70%～80%。

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)取得成功后，東邦鈦公司計(jì)劃在2021年將該項(xiàng)技術(shù)提升到一個(gè)新的水平。公司將新建一些不同規(guī)格的電解槽用于中試生產(chǎn)，以不斷優(yōu)化電解精煉工藝。而對(duì)于電解精煉工藝的優(yōu)化，可以顯著降低鈦金屬中的雜質(zhì)，這也是擴(kuò)大鈦產(chǎn)品市場(chǎng)的關(guān)鍵之一。

海綿鈦幾乎是所有鈦加工材的原料，但是利用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的海綿鈦通常含有0.02%～0.05%的氧。而通過電解精煉工藝，可以將雜質(zhì)氧的含量降低到0.03%左右，將其他雜質(zhì)含量降低到百萬分之幾，即幾乎達(dá)到檢測(cè)極限。Fujii表示，這意味著可以擴(kuò)大該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍，即從制備工業(yè)純鈦擴(kuò)大到幾乎所有鈦基材料。

此外，東邦鈦公司還開發(fā)了一種新的制備鈦箔材的技術(shù)，無需任何軋制或退火，可直接在陰極沉積鈦薄膜，并可以用手直接將薄膜與電極分離。目前，該技術(shù)的研究團(tuán)隊(duì)已成功生產(chǎn)出長(zhǎng)度約1 m的粉末(或纖維)燒結(jié)多孔板，并已用于制作氫能系統(tǒng)的部件。

Fujii表示，東邦鈦公司將從多方面致力于減少碳排放，通過不斷開發(fā)新型鈦冶煉工藝以實(shí)現(xiàn)降低CO2排放量的目標(biāo)，即2030年CO2排放量較2018年減少40%，2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。