High-temperature materials processing , New materials

[3401-09-05] Reaction mechanism of magnesiothermic reduction of TiCl₄ associated with wetting by molten Mg

○Akihiro Kishimoto¹, Tetsuya Uda¹ (1. Kyoto University)

Chairman: Koji Yasuda (Kyoto University)

Keywords:magnesiothermic reduction, wettability, X-ray fluoroscopy, titanium tetrachloride, Kroll process

現行のチタンの製錬プロセスであるKroll法では、原料である酸化チタンとコークスを塩素ガスと反応させて四塩化チタンを生成する。その後、軟鋼製密閉容器内に溶融マグネシウムを充填し、四塩化チタンを容器上部から吹き込むことで金属チタンへと還元する。このとき得られるチタンは多孔質であることからスポンジチタンと呼ばれ、反応容器中央部では純度が高い。しかし、反応容器壁面にはチタンが固着しているため、容器を室温まで冷却した後にチタンを回収し、さらに容器壁面に固着したチタンを削ぎ落とす作業が必要である。また、四塩化チタンのマグネシウム還元は激しい発熱を伴うため、反応容器の冷却、ならびに四塩化チタンの供給速度を制限する必要がある。これらはプロセスの生産性を低下させる要因であり、操業条件の改善が求められている。本研究ではこのような高温での四塩化チタンとマグネシウムとの反応メカニズムを調査するため、溶融マグネシウム上に四塩化チタンを滴下した際の反応容器内の様子をマイクロフォーカスX線透視法を用いて観察した。