チタンの新しい製造プロセスの開発

• Project/Area Number: 15686031
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Metal making engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡部 徹 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (00280884)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥27,950,000 (Direct Cost: ¥21,500,000、Indirect Cost: ¥6,450,000); Fiscal Year 2005: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2004: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2003: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
• Keywords: チタン粉末 / 導電体を介した反応 / 高純度チタンプロセス / 金属粉末製造プロセス / 原料成形体 / プリフォーム還元法 / 高純度チタン製造プロセス

Research Abstract

本研究は、金属熱還元反応における電気化学的な反応を利用してチタンを還元する新しい製錬法の開発を目的とする。具体的には、原料と還元剤を直接接触させず、還元剤が放出する電子を利用して溶融塩中でチタンを還元し、高純度のチタンを製造する新しい還元プロセスの開発を目指す。また、原料を含む成形体(プリフォーム)を製造し、還元剤蒸気による金属熱還元を行うプリフォーム還元法についても検討を行う。プリフォーム還元法には空間利用効率が高い、スケーラビリティが大きく、反応装置の大型化も容易で低コストでプロセスの半連続化が可能であるという利点がある。
本年度は、電気化学的な手法を用いてチタン鉱石中の不純物の鉄を除去する新しい手法について重点的に研究を行なった。また、プリフォーム還元法によってチタン鉱石から直接チタン粉末を製造する実験も行った。この結果、電気化学的な手法によりチタン鉱石から90%以上の鉄を除去することに成功し、アップグレード鉱を原料に用いて電気化学的な手法により脱鉄した場合は、原料酸化物中の鉄濃度が0.18mass%まで除去できることを実験的に示した。また、チタン鉱石をプリフォーム還元法により還元してチタンを製造する実験を行った結果、純度98%、鉄濃度が0.14mass%の金属チタン粉末を直接製造できることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Production of Titanium Powder Directly from Ti0O2 in CaCl2 by Electronically Mediated Reaction (EMR) (2005)
  • Author(s): Il Park, T.Abiko, T.H.Okabe
  • Journal Title: J. of Physics and Chemistry of Solids 66, 2-4 Pages: 410-413
• [Journal Article] Titanium Production Processes by Utilizing Molten Salts (2005)
  • Author(s): T.H.Okabe, O.Takeda
  • Journal Title: Proceeding of the First Asian and Ninth China-Japan Bilateral Conference on Molten Salt Chemistry and Technology Pages: 25-28
• [Journal Article] Recycling Titanium Metal Scraps by Utilizing Chloride Wastes (2005)
  • Author(s): Haiyan Zheng, R.Matsuoka, T.H.Okabe
  • Journal Title: Proceedings of the European Metallurgical Conference Pages: 293-306
• [Journal Article] チタンの新製錬法 (2005)
  • Author(s): 岡部 徹
  • Journal Title: 軽金属 56, 11 Pages: 537-543
  • NAID: 10016873972
• [Journal Article] Production of Titanium Powder Directly from TiO_2 in CaCl_2 by Electronically Mediated Reaction (EMR) (2005)
  • Author(s): I.Park, T.Abiko, T.H.Okabe
  • Journal Title: Journal of Physics and Chemistry of Solids 66,2-4 Pages: 410-413
• [Publications] 岡部 徹: "レアメタルの新製錬技術"資源と素材. vol.119,no.10,11. 697-700 (2003)
• [Publications] T.H.Okabe: "Titanium Powder Production by Preform Reduction Process"J.Alloys and Compounds. Vol.364. 156-163 (2004)