鈦是一種銀白色的過渡金屬，其特征為重量輕、強度高、具金屬光澤，耐濕氯氣腐蝕。但鈦不能應用于干氯氣中，即使是溫度0℃以下的干氯氣，也會發生劇烈的化學反應，生成四氯化鈦，再分解生成二氯化鈦，甚至燃燒。只有當氯氣中的含水量高于0.5%的時候，鈦在其中才能保持可靠的穩定性。

據了解，地殼中鈦的含量相當豐富,為4400克/噸,在各種元素中位第9,在金屬元素中僅次于鋁、鐵、鎂,位列第四,是銅的80倍. 地球表面十公里厚的地層中，含鈦達千分之六，隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦。

而鈦之所以被稱為“稀有金屬”,一方面的原因是鈦雖然分布廣泛,但卻缺少密集的富礦,在地殼中含鈦礦物有140多種,但現具有開采價值的僅十余種.另一方面的原因是金屬鈦的冶煉技術難度很大,成本據高不下,難以普及應用。

目前世界各國的冶金專家的主要研究方向就是降低鈦和其合金的冶煉成本，并取得了不錯的進展。其中粉末冶金由于其具有近凈成型、能耗低、材料利用率高等優勢，已成為今后鈦冶金工業發展的主要方向之一，所以目前出現了很多鈦粉的制造方法，主要包括機械合金化、氫化脫氫法（HDH）、霧化法、金屬熱還原法和熔鹽電解法。

本期，我們為大家單獨介紹金屬熱還原法中的Armstrong法和Kroll法。

Armstrong法的核心設備是Armstrong反應器，金屬鈉以氣體的形式被送入反應器，TiCl4蒸汽噴入液態鈉氣流里，反應在噴嘴出口處立即發生，生成的鈦粉被過量的鈉氣流所攜帶。之后鈦、鈉和氯化鈉通過過濾、蒸餾和洗滌而得以分離，從而產出鈦及鈦合金粉。粉末的特性（粒度分布、形態、流動性和密度）可按各種用途通過改變系統參數進行調控。這種方法是一種低成本、連續納還原法，生產出來的鈦及鈦合金粉的成本僅是傳統方法的一個分數，并且生產環境好，實際上不產生廢物，將逐步淘汰勞動與設備密集的傳統冶金法。

Kroll 法

還有一種廣泛應用的制取鈦的方法就是Kroll法，也就是鎂還原法，原理就是在800℃~1000℃及氬氣氛圍下，利用液態金屬鎂還原TiCl4得到金屬鈦。該工藝的主要過程包括：含鈦物料加碳氯化制取TiCl4;鎂熱還原TiCl4制取海綿鈦；電解MgCl2回收金屬鎂。最后一個過程是鎂的循環使用步驟，雖然此法具有生產工序一體化、設備大型化、操作機械化和自動化甚至到智能化的發展趨勢，但是此法工藝是一爐一爐間歇進行的，而且在生產過程中還必須對反應爐進行裝料、高溫加熱和卸料操作，再加上后續還原產物的真空蒸餾除雜和固結加工過程，導致成本居高不下。再者就是TiCl4和Cl2具有強腐蝕性，生產過程中對設備及環境損害極大，因此設備的投資很大和后續環?；ㄙM很大。因此限制了鈦的廣泛大規模應用。