溶融塩中のカルシウム熱還元・電解再生一体型チタン連続製錬法の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205109
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鈴木 亮輔 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (80179275)
• Keywords: 酸化チタン / 金属チタン / 金属カルシウム / カルシウム還元 / 電気分解 / 塩化カルシウム / OS法

Research Abstract

四塩化チタン等の中間化合物を経ずに酸化チタン原料から直接金属チタンを製造するプロセスの開発を目的として、(A)溶融塩に溶けているカルシウムによって直接金属チタンに還元すると共に、(B)電気分解で副生成物の酸化カルシウムを再生する。(A)と(B)を一体化する方法を実現し工業化を図るため、実験で技術的問題点の解決を目指している。
本年度は溶融CaCl_2に溶解している金属CaによるTiO_2の熱還元の実証に重点を置いた。アナターゼ型酸化チタンを原料に、強力な還元剤である金属カルシウムを溶融塩中に溶解後作用させ、副成生物である酸化カルシウムを溶融CaCl_2に溶解させることにより除去できるかどうかを調査した。化学反応式はTiO_2(solid)+Ca(liquid in CaCl_2)=Ti(solid)+CaO(liquid in CaCl_2)とかける。高温反応装置を自作して検討したところ、ある特定の溶融塩組成で1000ppm酸素を下回る良質なチタンを得ることが出来た。反応時間、反応温度の最適化は勿論であるが、試料の容器からの取り出し方法や、試料粉末の水洗方法に工夫が必要であった。
(B)については、陰極をステンレスネット、もしくはチタンネットで構成し、このネット電極内部に酸化チタンを設置することによって(A)と(B)を一体化し、ある特定の溶融塩組成で2000ppm酸素を達成した。
これらに基づき、一体化する方法をいくつか提案し、その工業的実現の可能性を検討した。

Research Products

• [Publications] 小野勝敏, 鈴木亮輔: "還元性溶融塩による酸化チタンの直接還元"まてりあ(日本金属学会会報). 41巻・1号. 28-31 (2002)
• [Publications] K.Ono, R.0.Suzuki: "A New Concept of Sponge Titanium Production by Calciothermic Reduction of Titanium Dioxide in Molten Calcium Chloride"JOM : The Member J.Minerals, Metals.Mater.Soc.. 54巻・2号. 59-61 (2002)
• [Publications] 鈴木亮輔: "ニオブの脱酸技術"金属. 72巻・3号. 227-231 (2002)
• [Publications] 鈴木亮輔, 小野勝敏: "開発中の酸化チタン原料の新製錬法について"チタン. 50巻・2号. 105-108 (2002)
• [Publications] R.0.Suzuki, K.Ono: "OS Process-A New calciothermic reduction of TiO_2 in the molten CaCl_2"Proc. 18th Annual Conf. & Exhibition. of Intern. Titanium Assoc.. 2002巻(Suzuki_Ono.pdf). (2002)
• [Publications] R.O.Suzuki, K.Ono: "Metallurgical and Materials Processing : Principles and Technologies-Aqueous and Electrochemical Processing, Vol.3"The Minerals, Metals & Materials Society. 187-199 (2003)