サブハライド化学種を活用する金属チタン新製造法の基礎的研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360378
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 不破 章雄 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60139508)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅倉 秀一 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (30367031) ; 荒木 崇 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (50367033)
• Keywords: チタン / 製錬 / サブハライド / 還元 / 各種製造プロセス / 反応・分離 / 融体・凝固 / 素材精製

Research Abstract

金属チタンの現行の製錬方法であるクロール法の還元工程において、熱力学的な考察により充分に存在が予見される最も重要な中間生成物であるTiCl2に注目し、このTiCl2を利用する新チタン製造プロセスに関する研究を行った。
具体的にはTiCl2-MgCl2溶融塩の生成及びTiCl2-MgCl2溶融塩をマグネシウム還元してチタンを生成するプロセスにおいて基礎的な研究を行った。
次に示す反応を行うために必要な実験装置を作製し実験を行った。
1.TiCl2-MgCl2混合溶融塩の生成反応:溶融MgCl2中でTiCl4とTiを反応させることによりTiCl2-MgCl2を生成した。温度、想定するTiCl2濃度を変数とした。生成したTiCl2-MgCl2中のTi2+,Ti3+の濃度を分析し、TiCl2-MgCl2系状態図と比較した。TiCl2-MgCl2系状態図に近い値が得られた。
2.TiCl2-MgCl2混合溶融塩とMg(1)還元反応:生成したTiCl2-MgCl2をマグネシウムで還元することによりチタンを生成した。この方法でチタンを生成できることを実証した。得られたチタンは粉末状であった。容器の材質、TiCl2に対する還元剤であるマグネシウムの量及び供給方法を実験条件の変数として、得られる生成チタンの性状を調査した。TiCl2-MgCl2混合溶融塩をマグネシウムで還元し得られた粉末状のチタンはSEM観察すると実験条件の違いにより、粒状、柱状と異なる形状を示した。