东北大学成功实现“零污染”低成本制取金属钛粉

钛是一种既属于轻金属又属于稀有金属的金属材料，在化工、舰船和航空航天等领域广泛应用。以一架飞机为例，钛料用于制造飞机风扇叶片、盘、轴、骨架、蒙皮等多个部件，应用量约占整个飞机重量的15%以上。与钛应用领域的“先进”“高端”相比，钛的制取方法是基于上个世纪50～60年代的方法，相对落后，产量小、废物高。日前，东北大学冯乃祥教授的团队成功研究出新的工艺技术，使钛的还原率达到100%，并实现“零”排放。与现行方法相比，钛粉的生产成本至少可以降低50%。

钛的传统制备方法为四氯化钛镁热还原法，也被称为克劳尔（Kroll）法，这也是目前工业上生产金属钛的唯一方法。该方法产出物中钛仅占55%左右，而且整个生产工艺过程都涉及氯和氯化合物的生成，且生产过程排放含氯废气和含氯废渣，对环境和人类健康的影响较大。例如，环境中的有机氯化物能够消耗臭氧，危害人的中枢神经系统，引发癌症；对土壤和地下水造成严重污染。为此，冶金工作者一直致力于研究和探索新的钛冶金方法，但一直没有突破性进展和成果。

冯乃祥教授团队的方法以氟钛酸钠为原料，以铝为还原剂，制取金属钛粉并副产品无钛冰晶石（在电解铝工业作助熔剂、制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光剂）。据冯乃祥教授介绍，该新工艺和技术不仅可以使钛的还原率达到100%，铝的利用率可同样可以达到100%，而且整个过程无任何废气、废渣、废液的排放；新方法制备金属钛的工艺和设备结构简单，不存在难以实现工业化的任何技术问题；该工艺不仅可以生产纯钛粉，还可以生产任意组分含量的钛铝合金粉，以满足不同钛合金构件和制品，特别是商用客机和歼击机上3D打印大型钛构件技术对钛合金的要求。