JP4277080B2 - Titanium metal production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、酸化チタンを溶融塩中にて還元して金属チタンを製造する方法に係り、特に、生産効率が良好で安価な金属チタンを製造することができ、工程の連続化に対応可能な金属チタンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing titanium metal by reducing titanium oxide in a molten salt, and in particular, it is possible to produce metal titanium with good production efficiency and low cost, which can cope with continuous processes. The present invention relates to a method for producing metal titanium.
近年、溶融塩中でチタン酸化物を還元して金属チタンを直接製造することが試みられている。しかしながら、この技術では、製造された金属チタン中の酸素や鉄あるいは炭素などの不純物の濃度が高いため、実用化には至っていないのが現状である。 In recent years, attempts have been made to directly produce titanium metal by reducing titanium oxide in a molten salt. However, with this technology, since the concentration of impurities such as oxygen, iron, and carbon in the manufactured titanium metal is high, it has not yet been put into practical use.
しかしながら、Ｆｒａｙらの研究グループは、最近、酸化チタン成型体を溶融塩化カルシウム中で電解して直接金属チタンを製造するプロセスを提案している（特許文献１）。また、小野らは、塩化カルシウムを電気分解して生成させた金属カルシウムを用いて溶融塩中のチタン酸化物を還元して金属チタンを直接得る方法を提案している(非特許文献１)。
これらの技術はいずれも溶融塩化カルシウムを反応媒体として用いて酸化チタンの成型体もしくは酸化チタン粉末を還元して金属チタンを得ようとするものである。しかし、いずれの方法についても酸化チタン原料に反応助剤を予め添加して原料成形体を製造して、これを還元する方法は行われていない。
However, the research group of Fray et al. Recently proposed a process for producing titanium metal directly by electrolyzing a titanium oxide molded body in molten calcium chloride (Patent Document 1). Ono et al. Have proposed a method of directly obtaining titanium metal by reducing titanium oxide in a molten salt using calcium metal produced by electrolyzing calcium chloride (Non-patent Document 1).
All these techniques attempt to obtain titanium metal by reducing a titanium oxide molded body or titanium oxide powder using molten calcium chloride as a reaction medium. However, in any of the methods, a method of adding a reaction aid to a titanium oxide raw material in advance to produce a raw material molded body and reducing it is not performed.
反応助剤を含まない酸化チタン成型体を還元する前述の方法では、酸化チタン成型体の中心部に未反応域が残留する傾向にあるので成型体の大きさに制約があり、生産性の点で検討の余地が残されていた。
一方、酸化チタンの粉末を用いる方法では、還元反応が速いという利点はあるが、プロセスの連続化や反応副生成物の分離除去に適していないという別の問題があった。
また、これらの方法で得られた金属チタン中には、溶融塩中の不純物や電極を構成する炭素が析出した金属チタン中に濃化する傾向があり、さらには電流効率も低く、改善の余地が残されている。
In the above-described method of reducing a titanium oxide molded body that does not contain a reaction aid, there is a tendency for an unreacted region to remain in the center of the titanium oxide molded body. There was still room for consideration.
On the other hand, the method using titanium oxide powder has an advantage that the reduction reaction is fast, but has another problem that it is not suitable for continuation of the process and separation and removal of reaction by-products.
Further, in the titanium metal obtained by these methods, impurities in the molten salt and carbon constituting the electrode tend to concentrate in the deposited titanium metal, and the current efficiency is low, so there is room for improvement. Is left.
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたものであって、酸化チタンから直接高純度の金属チタンを製造することができ、また、プロセスの連続化が容易であり、さらには、電流効率の高い金属チタンの製造装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can produce high-purity titanium metal directly from titanium oxide. Further, the process can be easily continuous. An object is to provide an apparatus for producing titanium metal with high current efficiency.
上記のような実情に基づいて鋭意検討を重ねてきたところ活性金属の溶融塩を含む電解浴中で該溶融塩を電気分解して製造された活性金属または活性金属合金から放出される電子により反応助剤を配合した酸化チタンを溶融塩中にて還元することで、反応が均一に進行し、その結果、不純物が少なく、しかも、効率よく金属チタンを製造することができることを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、還元槽に装入された活性金属を含む溶融塩浴に、活性金属またはその合金を配置する活性金属保持手段と、酸化チタン原料を配置する原料保持手段と、陰極および陽極を含む電解手段とを設け、前記原料保持手段は内部に酸化チタン原料が充填される籠状体とこの籠状体を溶融塩浴への浸漬および取出しを行うコンベアであって、前記陰極は活性金属と接触し、前記酸化チタン原料は、酸化チタンの粉末に反応助剤を混合および結合して構成し、前記反応助剤は、溶融塩浴中に浸漬配置することで溶融するように構成された装置であることを特徴とする。
As a result of extensive studies based on the above situation, the reaction is caused by electrons emitted from an active metal or an active metal alloy produced by electrolyzing the molten salt in an electrolytic bath containing the molten salt of the active metal. By reducing titanium oxide mixed with an auxiliary agent in the molten salt, the reaction proceeds uniformly, and as a result, the inventors found that metal titanium can be efficiently produced with less impurities. It came to complete.
That is, the present invention provides an active metal holding means for arranging an active metal or an alloy thereof in a molten salt bath containing an active metal charged in a reduction tank, a raw material holding means for arranging a titanium oxide raw material, a cathode and an anode. The raw material holding means is a cage in which a titanium oxide raw material is filled, and a conveyor for immersing and removing the cage in a molten salt bath, wherein the cathode is active. In contact with a metal, the titanium oxide raw material is constituted by mixing and binding a reaction aid to titanium oxide powder, and the reaction aid is configured to be melted by being immersed in a molten salt bath. It is characterized by being a device.
本発明によれば、プロセスの連続化が容易で、溶融塩中での酸化チタン成型体の還元反応が速やかに、しかも、均一に進行させることができる。さらに、還元反応で得られた金属チタン塊中に残留する溶融塩を効率よく分離除去することができる。その結果、純度の高い金属チタンを効率よく製造することができる。 According to the present invention, the continuation of the process is easy, and the reduction reaction of the titanium oxide molded body in the molten salt can proceed rapidly and uniformly. Furthermore, the molten salt remaining in the metal titanium block obtained by the reduction reaction can be separated and removed efficiently. As a result, high-purity titanium metal can be efficiently produced.
本発明の好適な実施形態について以下に説明する。
本発明に用いる酸化チタンは、焼結体あるいは成型体の形で用いることが好ましい。焼結体あるいは成型体の形で酸化チタンを用いる場合には、予め塩化カルシウム等の反応助剤を酸化チタンに配合しておくことが好ましい。これらの反応助剤を予め酸化チタンに配合しておくことで、焼結体が電解浴に浸漬された際に、焼結体に配合した反応助剤が溶融して、焼結体の中心部まで電解浴の移動を容易にすることができる。
A preferred embodiment of the present invention will be described below.
The titanium oxide used in the present invention is preferably used in the form of a sintered body or a molded body. When titanium oxide is used in the form of a sintered body or a molded body, it is preferable to add a reaction aid such as calcium chloride to titanium oxide in advance. By blending these reaction aids with titanium oxide in advance, when the sintered body is immersed in the electrolytic bath, the reaction aid blended with the sintered body is melted and the center of the sintered body is melted. It is possible to easily move the electrolytic bath.
その結果、還元反応で副生した酸化カルシウムが反応助剤あるいは電解浴中に溶解し、速やかに焼結体の中心部から外部に排出され、焼結体内部まで還元反応を遅滞なく進行させることができる。なお、反応助剤と一緒に活性金属を酸化チタンに予め配合しておくこともできる。このような態様とすることで、酸化チタンの還元反応をより高速に進行させることができる。 As a result, calcium oxide by-produced by the reduction reaction dissolves in the reaction aid or the electrolytic bath, and is quickly discharged from the center of the sintered body to the outside, allowing the reduction reaction to proceed to the inside of the sintered body without delay. Can do. In addition, an active metal can also be previously mix | blended with titanium oxide with the reaction adjuvant. By setting it as such an aspect, the reduction reaction of titanium oxide can be advanced more rapidly.
本発明で使用する活性金属は、希土類金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属、及びアルミニウムから選ばれる１種または２種以上の金属を選択的に使用することができる。反応助剤としては、塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどを用いることができ、その他、バリウム、ナトリウム、カリウム、アルミニウムの塩化物を用いることができる。また、これらの塩化物を適度に組み合わせて用いることで、反応助剤の融点や粘度を適度に調整することもできる。 As the active metal used in the present invention, one or more metals selected from rare earth metals, alkaline earth metals, alkali metals, and aluminum can be selectively used. As the reaction aid, calcium chloride, magnesium chloride or the like can be used, and in addition, chlorides of barium, sodium, potassium, and aluminum can be used. Moreover, the melting point and the viscosity of the reaction aid can be appropriately adjusted by using these chlorides in an appropriate combination.
さらには、前述した塩化物以外にも、例えば、酸化物を適宜配合しても良く、特に、酸化カルシウムのように電解浴に溶解するものを選択することが好ましい。またさらに、塩化物の水和物（ＣａＣｌ２・ｎＨ２Ｏ）、水酸化物（Ｃａ（ＯＨ）２）、炭酸塩 （ＣａＣＯ３）なども反応助剤として用いることができる。これらの化合物を適度に組み合わせて用いることで、反応助剤の融点や粘度を効果的に調整することができる。ただし、これらの化合物を用いる場合は、原料成形体の水分や炭酸成分は還元工程の前に予め除去しておくことが好ましい。 Furthermore, in addition to the chlorides described above, for example, an oxide may be appropriately blended, and it is particularly preferable to select one that dissolves in the electrolytic bath, such as calcium oxide. Furthermore, chloride hydrates (CaCl 2 · nH 2 O), hydroxides (Ca (OH) 2 ), carbonates (CaCO 3 ) and the like can also be used as reaction aids. By appropriately combining these compounds, the melting point and viscosity of the reaction aid can be effectively adjusted. However, when these compounds are used, it is preferable to remove in advance the moisture and carbonic acid components of the raw material molded body before the reduction step.
従来行われてきた反応助剤を用いない方法では、焼結体が緻密であるため電解浴が焼結体の内部まで浸透するために時間を要し、還元後期に反応速度の低下をもたらすことがあった。しかしながら、本発明では、還元反応に先立って反応助剤を配合しておくため還元反応開始当初から焼結体の内部まで電解浴が円滑に浸透し、還元反応末期まで反応速度の低下がなく、効率よく還元反応を行うことができる。 In the conventional method using no reaction aid, since the sintered body is dense, it takes time for the electrolytic bath to penetrate into the sintered body, resulting in a decrease in reaction rate in the late stage of reduction. was there. However, in the present invention, since the reaction assistant is blended prior to the reduction reaction, the electrolytic bath smoothly penetrates from the beginning of the reduction reaction to the inside of the sintered body, and the reaction rate does not decrease until the end of the reduction reaction, The reduction reaction can be performed efficiently.
反応助剤は、酸化チタンを基準として５〜６０モル％配合することが好ましい。反応助剤が６０モル％を超えると、焼結体の成形性が低下し好ましくない。一方、反応助剤が５モル％を下回ると、焼結体の内部まで電解浴が浸透しにくくなり、還元反応が完結するまでに長時間を要する。このため反応助剤の配合量は１０〜４０モル％とすることで、より好ましい効果を奏する。 The reaction aid is preferably blended in an amount of 5 to 60 mol% based on titanium oxide. When the reaction aid exceeds 60 mol%, the moldability of the sintered body is lowered, which is not preferable. On the other hand, when the reaction aid is less than 5 mol%, the electrolytic bath hardly penetrates into the sintered body, and it takes a long time to complete the reduction reaction. For this reason, there exists a more preferable effect by making the compounding quantity of a reaction adjuvant into 10-40 mol%.
本発明に用いる酸化チタンは、粒径が１〜５００μｍの範囲のものを使用することが好ましい。酸化チタンは、微粒になるに伴い還元反応は促進されるが、取り扱いの上で支障が生じる場合がある。また、酸化チタンの純度は、目的とする金属チタンの純度に応じて適宜選択すればよい。本発明では、酸化チタンに９９．９％もしくはそれ以上の純度があれば、本発明でいう純度の高い金属チタンを得ることができる。 The titanium oxide used in the present invention preferably has a particle size in the range of 1 to 500 μm. As titanium oxide becomes fine particles, the reduction reaction is promoted, but it may cause trouble in handling. The purity of titanium oxide may be appropriately selected according to the purity of the target metal titanium. In the present invention, if the titanium oxide has a purity of 99.9% or more, high-purity titanium metal in the present invention can be obtained.
上記のような酸化チタンと反応助剤とを配合することで金属チタン原料とすることができる。この金属チタン原料は、粒状、塊状（ブリケット）、板状あるいは管状とすることが望ましく、そのような形態は、酸化チタンの粉末に反応助剤を混合し、圧粉体にプレス成形した後、焼結体にすることで得ることができる。この際、酸化チタンと反応助剤に加えて、活性金属も一緒に配合しておいても良い。このような配合形態をとることで前記焼結体の内部まで均一に還元することができる。 A titanium metal raw material can be obtained by blending the above titanium oxide and a reaction aid. This titanium metal raw material is preferably granular, massive (briquette), plate-like or tubular. Such a form is obtained by mixing a reaction aid with titanium oxide powder and press-molding it into a green compact. It can be obtained by forming a sintered body. At this time, in addition to the titanium oxide and the reaction aid, an active metal may be blended together. By taking such a blending form, the inside of the sintered body can be uniformly reduced.
焼結体の大きさや形状は、図１に示した中空還元容器の内部に収容できるものであれば特に制限はないが、実用的には、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲で適宜選択すれば良い。
このような大きさに焼結することで、取り扱いやすく、また、還元反応を効率よく行わせることができる。また、成形体の形状は、球形、円柱状、板状、管状、多角柱状など適宜選択することができる。
The size and shape of the sintered body are not particularly limited as long as it can be accommodated in the hollow reduction container shown in FIG. 1, but may be appropriately selected in the range of 10 mm to 100 mm in practice.
By sintering to such a size, it is easy to handle and the reduction reaction can be performed efficiently. Moreover, the shape of a molded object can be suitably selected, such as a spherical shape, a cylindrical shape, a plate shape, a tubular shape, and a polygonal column shape.
焼結温度は、７００〜１１００℃の範囲が好ましく、原料の性状によりこの温度範囲の中から適宜選択することができる。焼結時の雰囲気は、大気中で行うことができるが、不活性ガス雰囲気中で行っても良い。不活性ガス雰囲気下で行うことにより、純度の高い金属チタンを製造することができる。 The sintering temperature is preferably in the range of 700 to 1100 ° C., and can be appropriately selected from this temperature range depending on the properties of the raw materials. The atmosphere during sintering can be performed in the air, but may be performed in an inert gas atmosphere. By carrying out in an inert gas atmosphere, high-purity metallic titanium can be produced.
酸化チタン原料の成形体を浸漬する溶融塩浴（電解浴）は、活性金属を含む塩化物や酸化物等の塩から構成することが好ましい。活性金属としては、希土類金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属、及びアルミニウムから選ばれる１種または２種以上を用いることができ、具体的には、カルシウムやマグネシウムあるいはナトリウムを挙げることができる。このような活性金属を含む溶融塩を構成することで、酸化チタンを効率よく還元することができる。また、溶融塩中の不純物を前記活性金属と優先的に反応させて溶融塩から除去できるため、生成された金属チタン中の不純物を大幅に低減することができる。 It is preferable that the molten salt bath (electrolytic bath) in which the compact of the titanium oxide raw material is immersed is composed of a salt such as a chloride or an oxide containing an active metal. As the active metal, one or more selected from rare earth metals, alkaline earth metals, alkali metals, and aluminum can be used, and specific examples include calcium, magnesium, and sodium. By constituting a molten salt containing such an active metal, titanium oxide can be efficiently reduced. Moreover, since impurities in the molten salt can be preferentially reacted with the active metal and removed from the molten salt, the impurities in the produced titanium metal can be greatly reduced.
前記活性金属に代えて、活性金属の合金を用いることもできる。活性金属の合金としては、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、アルミニウム、バリウム、カリウムから選ばれる１種または２種以上の金属と、銅、銀、ニッケル、鉛、錫から選ばれる１種または２種以上の金属との合金を用いることができる。これらの合金を適宜組み合わせることで、電解浴中の底部に活性金属の合金を沈積させることができ、還元容器の構成材の混入や電解浴に含まれる不純物が活性金属中に捕捉され、その結果、活性金属により還元生成された金属チタンがこれらの不純物で汚染されることを防止することもできる。 Instead of the active metal, an active metal alloy may be used. As an active metal alloy, one or more metals selected from calcium, magnesium, sodium, aluminum, barium and potassium, and one or more metals selected from copper, silver, nickel, lead and tin are used. An alloy with a metal can be used. By appropriately combining these alloys, the active metal alloy can be deposited at the bottom of the electrolytic bath, and the contamination of the components of the reduction vessel and impurities contained in the electrolytic bath are trapped in the active metal. The titanium metal reduced and produced by the active metal can be prevented from being contaminated by these impurities.
１．第１実施形態
図１は、本発明の金属チタンの製造装置に係る第１実施形態を示す側断面図である。図１において符号１０は還元槽、符号１１は電解浴（溶融塩浴）である。電解浴としては、例えば塩化カルシウムを溶解したものが用いられる。電解浴１１には、網目の細かい金網で構成された反応助剤を含む酸化チタンの焼結体保持用バスケット１５が浸漬されている。
1. First Embodiment FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the apparatus for producing titanium metal according to the present invention. In FIG. 1,
還元槽１０の中央部には、隔壁で側部および底部を覆われた活性金属チャンバー１７が浸漬されている。この活性金属チャンバー１７内には、例えばカルシウム等の活性金属が保持されている。この活性金属チャンバー１７には陰極１４が挿入され、陰極１４の下端部は電解浴中に突出している。また、焼結体保持用バスケット１５にも電極１５ａが挿入され、電極１５ａと陰極１４は電流計２１を介して互いに接続されている。
An
一方、電解浴１１には、炭素棒からなる陽極１３が浸漬され、陽極１３と陰極１４とは電流制御装置１９を介して互いに接続されている。なお、図中符号２０は、酸化チタンの還元反応の際に陽極１３から発生する塩素ガスや炭酸ガスが活性金属と接触することを防止するための隔壁である。また、電流制御装置１９は、電流値や電圧値を任意に設定できるように構成され、種々の原料や溶融塩に対応できるようになっている。
On the other hand, an
次に、上記構成の金属チタンの製造装置の動作について溶融塩として塩化カルシウムを用いた例で説明する。
まず、塩化カルシウムを電解槽に供給して加熱溶融させた後、電流制御装置１９を作動させて、溶融塩を電解する。電解で生成された活性金属である溶融カルシウムが、活性金属チャンバー１７内に析出して溶融状態で保持される。
Next, the operation of the apparatus for producing metallic titanium having the above configuration will be described using an example in which calcium chloride is used as a molten salt.
First, calcium chloride is supplied to the electrolytic bath and heated and melted, and then the
所定量の溶融カルシウムが生成されたところで、焼結体保持用バスケット１５に接続された電極１５ａと陰極１４を接続すると、焼結体中の酸化チタンは、活性金属である溶融カルシウムが酸化して塩化物溶融塩中にカルシウムイオンとして溶解する際に放出される電子により還元されて金属チタンとなる。
When a predetermined amount of molten calcium is produced, when the
一方、焼結体１８内で副生した酸化カルシウムは、反応助剤である塩化カルシウムに溶解する。酸化カルシウムを溶解した溶融塩化カルシウムは、焼結体１８の外部の電解浴と互いに混ざり合い、これにより、酸化カルシウムを焼結体１８の外部へ迅速に排出することができる。
On the other hand, the calcium oxide by-produced in the
また、活性金属１６は、活性金属チャンバー１７の内部に限定して蓄積されるので、還元された金属チタンと活性金属１６が物理的に接触することが回避できる。したがって、電解浴１１中に懸濁あるいは溶解している炭素や鉄等の不純物は、電子を放出する活性金属１６側に優先的に析出し、活性金属１６に濃化させることができる。
Further, since the
２．第２実施形態
図２は本発明の第２実施形態を示す側断面図であり、図２は酸化チタン原料の製造から金属チタンの回収までの全工程を示している。なお、以下の説明においては第１実施形態と同等の構成には同符号を付してその説明を省略する。
図２に示すように、第２実施形態では、酸化チタン粉末と反応助剤を造粒・焼結する原料製造部３０を備えている。
2. Second Embodiment FIG. 2 is a side sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows all steps from the production of a titanium oxide raw material to the recovery of titanium metal. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 2, in 2nd Embodiment, the raw
図２において符号３２は電解槽であり、電解層３２に充填された電解浴３１には、炭素棒からなる陽極３３が浸漬されている。電解槽３２は陰極としても機能する。この電解槽３２では、還元槽１１内に合金成分を含む電解浴（塩化カルシウムおよび酸化カルシウム）が供給され電解により、カルシウム合金（Ｃａ−Ｘ）が電解槽底部に沈積保持される。電解槽３２で生成されたカルシウム合金は、還元槽１０に移送されて底部に沈積し、本発明の活性金属として作用する。
In FIG. 2,
図２において符号３５は洗浄・解砕部である。この洗浄・解砕部３５には、還元槽１０において生成された金属チタンＭが供給される。金属チタンＭは、水および酸によって洗浄され、焼結体の空隙部に残存している塩化カルシウム等の不純物を溶解し除去する。
また、洗浄・解砕部３５では焼結体を解砕処理した後、金属チタン粉末として取り出して乾燥し、製品としての金属チタン粉末を得る。なお、前記の分離された塩化カルシウムは、脱水乾燥後、無水塩化カルシウムの形で電解槽３２に戻され、カルシウムまたはその合金の生成に供される。
In FIG. 2,
In the cleaning /
上記第２実施形態では、還元槽１０の底部に沈積するような活性金属としてのカルシウム合金を選択することで、図１に示すような活性金属チャンバー１７が不要となり装置構成を単純化することができる。
なお、上記のように、塩化カルシウムは工程内で循環して使用されるが、工程ロスが発生するので、適宜これを補充することが望ましい。この際、電解槽に供給する塩化カルシウムは十分に脱水しておくことが好ましい。
また、還元槽１０中で還元された金属チタンＭ中の不純物は、高温真空分離により分離除去することもできる。この方法では、生成した金属チタンＭと水分との接触がないため酸素汚染が少なく、低酸素の金属チタンを製造するのに好適である。
In the said 2nd Embodiment, the
As described above, calcium chloride is circulated and used in the process. However, since a process loss occurs, it is desirable to replenish it appropriately. At this time, it is preferable to sufficiently dehydrate calcium chloride supplied to the electrolytic cell.
Moreover, the impurities in the metal titanium M reduced in the
３．第３実施形態
図３は、本発明の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態は、第１実施形態の焼結体保持用バスケット１５に代えてコンベア４０を用いた点で異なっている。
すなわち、ブロック状に形成された焼結体１８は、コンベア４０によって電解浴１１に浸漬され、そこで連続的に還元されて金属チタンＭとして取り出される。生成された金属チタンＭには電解浴が含まれているので、リーチングあるいは真空分離処理して不純物を除去することができる。
また、電解浴１１の底部に沈積させることができうるようなカルシウム等の合金を活性金属として用いることにより、図１に示した活性金属チャンバー１７は不要となり装置構成を単純化することができる。
なお、電力の安い夜間に溶融塩を電解して活性金属を生成し、次いで、昼間は、夜間に生成した活性金属が溶融塩に溶解することにより放出される電子により酸化チタンを還元することで、安価に金属チタンを製造することもできる。
3. Third Embodiment FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. The third embodiment is different in that a
That is, the
Further, by using an alloy such as calcium that can be deposited on the bottom of the
In addition, the molten salt is electrolyzed at night when electricity is cheap to produce active metal, and then, during the day, the active metal produced at night is dissolved in the molten salt to reduce titanium oxide by the electrons released. Also, titanium metal can be manufactured at low cost.
以下の試料を準備した。
（１）酸化チタン ： 純度９９．９７％以上 （東邦チタニウム製）
（２）塩化カルシウム： 純度９９．５％以上 （関東化学製）
（３）反応助剤 ： 塩化カルシウム
（４）溶融塩 ： 塩化カルシウム
The following samples were prepared.
(1) Titanium oxide: purity 99.97% or more (made by Toho Titanium)
(2) Calcium chloride: purity 99.5% or more (manufactured by Kanto Chemical)
(3) Reaction aid: Calcium chloride (4) Molten salt: Calcium chloride
酸化チタンに塩化カルシウムを５０モル％配合して、均一に混合した後、ブリケット状に圧縮成形した。次いで、これを９００℃で大気焼成して酸化チタンと塩化カルシウムから構成された焼結体を得た。こうして得られた焼結体を、図１の焼結体保持用バスケット１５に充填し、塩化カルシウムからなる電解浴に浸漬した。ついで、活性金属中に浸漬させた電極１４と前記焼結体保持用バスケットに係合された電極１５ａを接続することにより、焼結体を構成する酸化チタンは金属チタンに還元された。次に、生成した金属チタンを電解浴から引き上げた後、酸で電解浴をリーチングにより分離除去した。次いで、水洗乾燥して金属チタンを得た。得られた金属チタンは、９９．９％以上の純度が確認された。また生成した金属チタン塊を切断して内部を分析したところ酸化チタンが残留している痕跡は見られなかった。
50 mol% of calcium chloride was blended in titanium oxide and mixed uniformly, and then compression molded into a briquette shape. Next, this was fired in the atmosphere at 900 ° C. to obtain a sintered body composed of titanium oxide and calcium chloride. The sintered body thus obtained was filled in the sintered
反応助剤を用いない点を除き、実施例１と同じ時間で還元反応を実施して得られた金属チタンの内部を調査したところ、未還元の酸化チタンが確認された。また、試行錯誤を重ねて焼結体内部まで還元反応を完結させたところ、実施例１に比べて約３倍の反応時間を要した。 When the inside of the titanium metal obtained by carrying out the reduction reaction at the same time as in Example 1 was examined except that the reaction aid was not used, unreduced titanium oxide was confirmed. Further, when trial and error were repeated and the reduction reaction was completed to the inside of the sintered body, the reaction time was about three times that of Example 1.
１０…電解槽、１１…電解浴（溶融塩浴）、１６…活性金属、１８…酸化チタン原料、Ｍ…金属チタン。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記原料保持手段は内部に酸化チタン原料が充填される籠状体とこの籠状体を溶融塩浴への浸漬および取出しを行うコンベアであって、
前記陰極は前記活性金属と接触し、前記酸化チタン原料は、酸化チタンの粉末に反応助剤を混合および結合して構成し、前記反応助剤は、溶融塩浴中に浸漬配置することで溶融することを特徴とする金属チタンの製造装置。 An active metal holding means for placing an active metal or an alloy thereof, a raw material holding means for placing a titanium oxide raw material, and an electrolysis means including a cathode and an anode are provided in a molten salt bath charged with a reducing tank and containing the active metal. ,
The raw material holding means is a cage that is filled with a titanium oxide raw material inside, and a conveyor that immerses and takes out this cage from a molten salt bath,
The cathode is in contact with the active metal, and the titanium oxide raw material is constituted by mixing and bonding a reaction aid to titanium oxide powder, and the reaction aid is melted by being immersed in a molten salt bath. An apparatus for producing titanium metal, characterized in that:
3. The apparatus for producing titanium metal according to claim 1, wherein the active metal holding means is a partition wall or a container for holding the active metal or an alloy thereof in the molten salt bath.
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