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        日本東邦鈦公司致力于鈦產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展

        2021-01-05 11:30:33何蕾
        鈦工業(yè)進(jìn)展 2021年4期
        關(guān)鍵詞:鈦材傳統(tǒng)工藝電解

        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,流程長且能耗大,因此成本高、價格貴,同時還會排放大量的CO2。鈦材需求量的增大以及對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,會發(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。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,東邦鈦公司計劃在2021年將該項(xiàng)技術(shù)提升到一個新的水平。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)隊已成功生產(chǎn)出長度約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。

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