鈦(tai)是(shi)地殼中含量最豐富的元素之一(yi)，但是(shi)，自從鈦(tai)在200多年前(qian)被發(fa)現以(yi)來，因提(ti)煉困(kun)難一(yi)(yi)直被列為(wei)稀有(you)(you)金屬的(de)行(xing)列。鈦及(ji)其合(he)金具有(you)(you)密度小耐腐蝕、耐高溫等優異(yi)性能(neng)。世界(jie)鈦工業(ye)正經歷(li)著以(yi)航空(kong)航天(tian)為(wei)主要市(shi)場的(de)單(dan)一(yi)(yi)模(mo)式，向(xiang)冶金、能(neng)源、交通、化工、生(sheng)物醫藥等民用(yong)領域為(wei)重點發(fa)展(zhan)的(de)多元(yuan)模(mo)式過渡。從20世紀后半葉起，隨著(zhu)航空工業的發展，鈦冶(ye)煉才受到(dao)人們的關注。鈦是高(gao)熔點金(jin)(jin)屬，其(qi)密度(du)較小，鈦合(he)金(jin)(jin)的強度(du)可與高(gao)強度(du)鋼(gang)相媲美，同(tong)時具(ju)有很好(hao)的耐(nai)腐蝕能力，鈦合(he)金(jin)(jin)的這(zhe)些(xie)優點，使其(qi)當之(zhi)無愧地被(bei)稱為“太空金(jin)(jin)屬”，又具(ju)有“海洋金(jin)(jin)屬”的美譽。然而，至(zhi)今為止，全球(qiu)金(jin)(jin)屬鈦的產量還不到(dao)原(yuan)鋁產量的1%，也不到(dao)鈦白粉產量的1/10。造成這一現象的(de)(de)(de)主(zhu)要原因在于(yu)(yu)現行的(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)金屬(shu)生產(chan)方式的(de)(de)(de)缺陷。目(mu)前世界上能進行鈦(tai)(tai)(tai)工業化生產(chan)的(de)(de)(de)國(guo)家(jia)只有(you)美國(guo)、日本、俄(e)羅(luo)斯、中(zhong)國(guo)等少數國(guo)家(jia)，鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)世界年(nian)總(zong)產(chan)量僅有(you)幾(ji)萬(wan)噸。但(dan)是由于(yu)(yu)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)重大戰略價值和在國(guo)民經濟(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)地位，鈦(tai)(tai)(tai)將成為繼鐵、鋁之后崛(jue)起的(de)(de)(de)“第三金屬(shu)”，21世紀(ji)將是鈦的世紀(ji)。

鈦板廠家了解到當前鈦的生產方法當前鈦的生產采用金屬熱還原法，其是指利用金屬還原劑(R)與(yu)金(jin)屬氧(yang)化(hua)物或氯(lv)化(hua)物(M X)的反應制備金屬M。已經實現工業化生產的(de)鈦冶金方法(fa)為鎂熱還(huan)原法(fa)(Kroll法)和(he)鈉(na)熱還(huan)原法(Hunter法(fa))。因為(wei)Hunter法比Kroll法生(sheng)產(chan)成本高，所以目前(qian)在工業中廣(guang)泛應用的方法只有Kroll法。Kroll法從1948年開發當初就(jiu)因其成本高、還(huan)原效率低而受到批評(ping)。半(ban)個世(shi)紀過去了(le)，該工藝并(bing)沒有根(gen)本的改變，仍然(ran)是(shi)間歇(xie)式生產，未能實現生產的連續(xu)化(hua)。目前(qian)，國(guo)內外鈦金屬主要是(shi)以鎂(mei)熱還(huan)原TiCl4來生產的，稱為Kroll法。其基本流(liu)程是(shi)：裝(zhuang)有(you)金屬鎂的不銹鋼反(fan)應器被(bei)升溫到(dao)950℃，注(zhu)入精制過的TiCl4，發(fa)生反應并放熱，反應結束后(hou)副產品MgCl2和(he)剩余的(de)鎂用真空抽走，循環使用，待反(fan)(fan)應器冷卻后，打開反(fan)(fan)應器獲(huo)得海綿鈦。Kroll法(fa)自一開始就因其(qi)成(cheng)本高、還原效率低而(er)受到(dao)批評(ping)。

該法生產成本高(gao)的原(yuan)因主要有：

(1)耗時，全過程從TiO2的氯化開始到生產出海綿鈦需(xu)要17天；(2)耗(hao)能(neng)，吸熱的化學還原與(yu)放熱的化學還原分別在不同的反應器中完(wan)成，潛能(neng)未能(neng)利用，生產1噸鈦耗能6945kW·h；(3)耗力：勞動強度(du)大，反(fan)應需(xu)要在真空及保護氣氛下進行(xing)，而且過(guo)程(cheng)非(fei)連續，間歇操作(zuo)；(4)原(yuan)料貴：Mg和TiCl4約(yue)占成(cheng)本的(de)71%；(5)環境負荷大：TiCl4和(he)Cl2具有(you)強腐(fu)蝕性(xing)，生(sheng)(sheng)產過程需要(yao)在密(mi)閉體系中(zhong)進行，不(bu)允許有(you)任何泄漏(lou)，也(ye)因此設備(bei)投資比較大。半個世紀(ji)過去了，該工藝(yi)并(bing)沒有(you)發(fa)生(sheng)(sheng)根(gen)本性(xing)的改變(bian)，仍(reng)然是間歇式(shi)生(sheng)(sheng)產，未能實現(xian)生(sheng)(sheng)產的連續(xu)化(hua)，故生(sheng)(sheng)產成本很高。

金屬(shu)鈦(tai)生產方法的新(xin)動向世界(jie)鈦(tai)工業經過(guo)幾十年的發(fa)展，盡管(guan)對(dui)Kroll法和(he)Hunter法(fa)進行(xing)(xing)了(le)一(yi)系列的(de)改進，但它們(men)均是(shi)間歇操作，小的(de)改進并不能(neng)大幅度降低(di)鈦(tai)的(de)價格。因此應(ying)開發新的(de)、低(di)成本(ben)(ben)的(de)連續化(hua)(hua)工(gong)藝才能(neng)從根本(ben)(ben)上解決高生產成本(ben)(ben)這一(yi)問題(ti)。為此，研(yan)究(jiu)人員進行(xing)(xing)了(le)大量的(de)實驗和研(yan)究(jiu)。當(dang)前研(yan)究(jiu)的(de)重點有以(yi)下幾(ji)種方(fang)(fang)法(fa)：電(dian)化(hua)(hua)學還原法(fa)為了(le)降低(di)成本(ben)(ben)，人們(men)對金(jin)屬鈦(tai)直(zhi)接(jie)除氧進行(xing)(xing)了(le)研(yan)究(jiu)。國外有人用電(dian)化(hua)(hua)學的(de)方(fang)(fang)法(fa)使鈦(tai)中固溶氧的(de)濃(nong)度降低(di)到(dao)檢(jian)出界(jie)限(xian)(500 ppm)以下。他(ta)們認(ren)為在(zai)電化學除氧的過(guo)程中，除氧劑鈣在(zai)電解氯化鈣熔鹽時產生，O2-在(zai)陽極以CO2或CO的形式(shi)析(xi)出。這種(zhong)新型(xing)高(gao)純化方法，不僅用于鈦的脫氧(yang)(yang)，而(er)且適用于釔、釹等稀土金(jin)屬，并且可使氧(yang)(yang)含量降低到10ppm。 

電化學的(de)方法的(de)工業(ye)化實驗(yan)的(de)流程是：首先將二氧化鈦粉末用澆注或壓力(li)成形，燒結(jie)后作陰極，以(yi)石墨(mo)為陽極，以(yi)CaCl2為熔(rong)鹽，在(zai)石(shi)墨或鈦坩(gan)堝中進行電(dian)解。所加電(dian)壓2.8V～3.2V，低于CaCl2的分解電(dian)壓(3.2V～3.3V)。電解(jie)一定時(shi)間后，陰極由(you)白色變為灰色，在SEM下觀察，0.25μm的TiO2轉變為12μm的海(hai)綿鈦。以氯化(hua)鈣為熔鹽(yan)，最主要的原因(yin)是其價格(ge)低，并且對O2-具(ju)有一定的(de)溶解度，使析出的(de)鈦不易(yi)被氧化;另外， CaCl2無毒，對環(huan)境無污(wu)染(ran)。 與TiCl4熔(rong)鹽(yan)電解(jie)相比，此方法(fa)所用原料(liao)是氧化(hua)物而不是易揮發的氯(lv)化(hua)物，所以制備過程可以簡化(hua)，而且產(chan)品質量高;不會發生鈦的各價離(li)子間的氧化還原反應;陽極析(xi)出氣(qi)(qi)體(ti)為(wei)純氧(yang)氣(qi)(qi)(惰性陽極)或CO、CO2的(de)混合(he)氣體 (石墨(mo)陽極)，易(yi)于控制，無污染。