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金属钛是一种性能优异的结构和功能材料,工业上制备钛的Kroll法存在工序复杂,流程长,不能连续化生产等问题。自2000年以来,国际上掀起了直接电解TiO2制取钛的研究热潮。但目前的研究主要集中于氯化物体系,其具有易吸潮,金属溶解度高,易析出氯气等缺点。与其相比氟化物体系具有不易吸潮,金属溶解度低,电化学窗口宽,电能效率高,对环境污染小等优点。本研究利用金属锶适宜的密度及强的还原性,在NaF-Na3AlF6熔体中电热还原制取金属钛。同时也研究了 NaF-Na3AlF6熔体中直接电解Ti02粉末制取金属钛。测定了 LiF-AlF3、NaF-AlF3、KF-AlF3、NaF-KF 体系不同组分的熔体对 Ti02的溶解能力,结果显示NaF-Na3AlF6二元系共晶熔体对TiO2的溶解能力较强,950℃时TiO2溶解度为7.2%(wt%,下同)。相关研究表明溶解的Ti02以氟氧钛络合物的形式存在。通过绘制部分的NaF-Na3AlF6的二元共晶熔体与Ti02组成的体系的伪二元相图,验证了溶解能力的测量结果。Ti02在熔体中的溶解速率较快,有利于实现连续电解。以锶为还原剂,开展了 NaF-Na3AlF6熔体电热还原Ti02制取金属钛的研究。采用底部铺钼片,内置钼套筒的石墨坩埚为电解槽,在42%NaF-58%Na3AlF6熔体(总质量200g)中,添加1%wtSrO(占熔盐总质量的百分比,下同),2%wtTi02,电解5h制得了金属钛。熔体中SrO的含量决定还原剂金属锶的生成速率,随着SrO含量的增加,熔体中氧的浓度增加,脱氧能力降低,需延长电解时间才能制得金属钛,较佳的氧化锶添加量是0.5～1%。研究了电解槽的结构对电解过程及产物的影响,在石墨阳极上套氮化硼管,以锡为液态阴极的电解槽结构电解效果较好。在NaF-Na3AlF6熔体中,采用锡作液态阴极,不添加SrO,在1050℃和3.5V槽电压的条件下电解5h制备出了锡钛合金,合金中的钛绝大部分为单质钛,且以锡钛偏析的形式存在于合金中,电流效率为24.73%,优化电解槽结构及产物收集方法,扩大反应规模有望提高电流效率。