日本東邦鈦公司致力于鈦產業綠色發展

2021年7月1日，日本東邦鈦公司官網發布消息稱，公司多項先進的研發成果(鈦冶煉技術、電沉積法直接制造鈦箔材、多功能化多孔鈦板)已公開發布于自然指數2021材料科學(Nature Index 2021 Materials Science)。

鈦的冶煉提純過程非常復雜，流程長且能耗大，因此成本高、價格貴，同時還會排放大量的CO2。鈦材需求量的增大以及對溫室氣體減排要求的提升，給全球鈦材制造商提出了新的挑戰。為此，日本東邦鈦公司(Toho Titanium)與美國Universal Achemetal Titanium合作開發了一種新型鈦冶煉技術——UAT工藝，該技術有望有效解決碳排放的問題。

東邦鈦公司執行董事兼總經理Hideki Fujii和他的同事對UAT公司提出的新工藝進行了驗證，證實UAT工藝能夠有效突破傳統工藝存在的瓶頸。在該工藝路線中，將粉狀TiO2、CaF2以及金屬Al混合，當混合物被點燃時，會發生鋁熱反應，瞬間放出大量的熱，可在不使用外部燃料的情況下有效提高爐溫，從而減少CO2的排放。

鋁熱反應后雖然會有一些Al2O3和CaF2熔渣，但是可以很容易的將其與含有氧及鋁元素的凝固鈦合金分離。然后，通過一種獨特的電解精煉工藝將鈦合金中的大部分鈦溶解到電解質中，再以樹枝狀沉積物的形式沉積在陰極上，最后通過水洗或真空分離獲得低雜質含量的金屬鈦，即相當于目前的工業純鈦。

與Kroll工藝相比，UAT工藝具有很多優勢。一方面，由于無需使用碳作為原材料，故有效解決了CO2的減排問題；另一方面，與鈦生產的傳統工藝相比，預計耗電量將減少70%～80%。

實驗室試驗取得成功后，東邦鈦公司計劃在2021年將該項技術提升到一個新的水平。公司將新建一些不同規格的電解槽用于中試生產，以不斷優化電解精煉工藝。而對于電解精煉工藝的優化，可以顯著降低鈦金屬中的雜質，這也是擴大鈦產品市場的關鍵之一。

海綿鈦幾乎是所有鈦加工材的原料，但是利用傳統工藝生產的海綿鈦通常含有0.02%～0.05%的氧。而通過電解精煉工藝，可以將雜質氧的含量降低到0.03%左右，將其他雜質含量降低到百萬分之幾，即幾乎達到檢測極限。Fujii表示，這意味著可以擴大該項技術的應用范圍，即從制備工業純鈦擴大到幾乎所有鈦基材料。

此外，東邦鈦公司還開發了一種新的制備鈦箔材的技術，無需任何軋制或退火，可直接在陰極沉積鈦薄膜，并可以用手直接將薄膜與電極分離。目前，該技術的研究團隊已成功生產出長度約1 m的粉末(或纖維)燒結多孔板，并已用于制作氫能系統的部件。

Fujii表示，東邦鈦公司將從多方面致力于減少碳排放，通過不斷開發新型鈦冶煉工藝以實現降低CO2排放量的目標，即2030年CO2排放量較2018年減少40%，2050年實現碳中和。