革新的なチタン製錬の確立に向けたチタン塩化物の還元機構に関する基礎的研究

氯化钛还原机理基础研究，建立创新钛冶炼技术

基本信息

批准号：
14J01949
负责人：
岸本章宏
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

チタンの製錬プロセスの生産性を改善するため、本研究ではマグネシウムによる四塩化チタンの還元反応のメカニズムについて調査を行った。まずはマイクロフォーカスX線透視法を用いて800℃で液体四塩化チタンを溶融マグネシウム上に滴下し、その反応の様子を観察した。その結果、四塩化チタンの供給開始と共に溶融マグネシウムは容器壁面を這い上がり、四塩化チタンガスと反応することで多孔質なチタンが容器壁面に生成することが分かった。また、濡れ性に関する基礎実験を行い、チタンと溶融マグネシウムの濡れ性が良好であること、ならびに直径0.1 mmのチタン線を縒り合わせて作製した線材を溶融マグネシウムに浸漬すると毛細管作用によってマグネシウムがチタン線の隙間を吸い上げられることを確認した。これらの結果から、四塩化チタンのマグネシウム還元時に見られた容器壁面での反応は、容器壁面に生成した多孔質な金属チタンを毛細管作用によって溶融マグネシウムが這い上がったことが原因であると考えられる。なお、本研究においては容器中央部の溶融マグネシウムは副生成物である塩化マグネシウムに覆われており、四塩化チタンとマグネシウムの反応が阻害されていた。ただし、本研究で用いた反応容器は幅4.5 cm×奥行き4.6 cm×高さ11.5 cmであり、実際のプロセスで使用される直径約2 mの円筒型の反応容器と比べて小さい。大型の反応容器を用いた場合には塩化マグネシウムが容器中央部の溶融マグネシウムをほぼ一様に覆うとは考え難く、このようなサイズ差による影響について今後さらなる検討が必要である。このように本研究では四塩化チタンと溶融マグネシウムの反応の様子をX線を用いて観察することに成功した。また、反応容器のサイズ差の影響といった課題は残るものの、反応メカニズムについて部分的ながらも解明できたことは特筆すべき成果である。

为了提高钛冶炼过程的生产率，这项研究研究了镁通过镁减少四氯化钛的机制。首先，使用微焦点X射线透视镜检查，将四氯化钛液液滴掉至熔融镁C中，并观察到反应。结果，发现当四氯化钛开始供应时，熔融镁爬在容器的壁上，当它与四氯化钛反应时，在容器的壁上形成了多孔钛。我们还进行了有关润湿性的基本实验，并确认钛和熔融镁具有良好的润湿性，并且当通过直径为0.1 mm的斜纹钛电线制成的电线时，当浸入熔岩镁中时，镁可以通过钛电线中的钛电线中的间隙吸吮。从这些结果中可以认为，容器壁上的反应是由于熔融镁在容器壁上形成的多孔金属钛的毛细管作用而爬行的事实引起的。在这项研究中，容器中心的熔融镁覆盖有副产品氯化镁，这抑制了四氯化钛和镁之间的反应。然而，这项研究中使用的反应容器为4.5厘米宽x 4.6厘米深x 11.5 cm高，比实际过程中使用的圆柱形反应容器小，直径约为2 m。当使用大型反应容器时，很难想象氯化镁几乎均匀地覆盖了容器中心的熔融镁，并且将来需要进一步研究。因此，在这项研究中，我们成功地观察到了使用X射线的四氯化钛和熔融镁之间的反应。此外，尽管诸如反应容器大小差异的影响之类的问题仍然存在，但值得注意的成就部分阐明了反应机制。