JPS6364506B2 - - Google Patents

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JPS6364506B2
JPS6364506B2 JP10758081A JP10758081A JPS6364506B2 JP S6364506 B2 JPS6364506 B2 JP S6364506B2 JP 10758081 A JP10758081 A JP 10758081A JP 10758081 A JP10758081 A JP 10758081A JP S6364506 B2 JPS6364506 B2 JP S6364506B2
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magnesium
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titanium tetrachloride
metal
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、四塩化チタンと還元性金属とを反応
帯域において、該還元性金属および還元性金属の
塩化物の融点以上の温度で反応せしめて金属チタ
ンを製造する方法の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing titanium metal by reacting titanium tetrachloride and a reducing metal in a reaction zone at a temperature higher than the melting point of the reducing metal and the chloride of the reducing metal. Regarding the improvement of

従来、上記金属チタンの製造方法としては、所
謂、ハンター法、クロール法等が知られており、
例えばクロール法においては、通常反応開始前に
還元性金属である固体または溶融状のマグネシウ
ムをレトルト状の反応容器中に仕込んだ後(固体
マグネシウム使用の場合には更にこれを加熱し、
四塩化チタンと反応し得る温度まで昇温した後)、
液状四塩化チタンを反応容器中に滴下しつつ反応
させ、反応部の温度を反応熱または/および外部
加熱によつて金属チタンと共に生成する塩化マグ
ネシウムの融点(715℃)以上の温度に保持しつ
つ反応を行なう。
Conventionally, the so-called Hunter method, Kroll method, etc. are known as methods for producing the above-mentioned titanium metal.
For example, in the Kroll method, before the start of the reaction, solid or molten magnesium, which is a reducing metal, is charged into a retort-like reaction vessel (if solid magnesium is used, it is further heated,
After raising the temperature to a temperature at which it can react with titanium tetrachloride),
Liquid titanium tetrachloride is reacted while being dropped into the reaction vessel, and the temperature of the reaction part is maintained at a temperature higher than the melting point (715°C) of magnesium chloride produced together with metallic titanium by reaction heat and/or external heating. Carry out the reaction.

金属マグネシウムの融点は650℃であるから上
記の温度においては金属マグネシウムも溶融体で
ある。反応器の上方より滴下された四塩化チタン
が円滑急速に反応するためにはマグネシウム、塩
化マグネシウム両溶融体によつて形成される表面
(以下単に溶表面という)に塩化マグネシウムで
なく、マグネシウムが存在し、滴下された四塩化
チタンと直接に接触することが必須要件である。
溶融マグネシウムの比重は溶融塩化マグネシウム
の比重より軽いから、一般に少くとも反応初期に
おいては塩化マグネシウムが溶融層の下方に沈
み、マグネシウム溶融層はその上に浮いた状態と
なり、溶表面は主としてマグネシウムによつて形
成されるから、反応は円滑急速に進行する。因み
に、反応によつて生成するチタンはマグネシウ
ム、塩化マグネシウム両溶融体より重いから反応
容器底に沈積し、スポンジ状の層を形成する(以
下この層をスポンジチタン層という。)。
Since the melting point of metallic magnesium is 650°C, metallic magnesium is also a molten body at the above temperature. In order for the titanium tetrachloride dropped from the top of the reactor to react smoothly and rapidly, magnesium, not magnesium chloride, must be present on the surface formed by both the magnesium and magnesium chloride melts (hereinafter simply referred to as the melt surface). However, direct contact with the dropped titanium tetrachloride is essential.
Since the specific gravity of molten magnesium is lower than that of molten magnesium chloride, generally at least in the early stage of the reaction, magnesium chloride sinks below the molten layer, and the molten magnesium layer floats above it, and the molten surface is mainly made up of magnesium. The reaction proceeds smoothly and rapidly. Incidentally, since the titanium produced by the reaction is heavier than both the magnesium and magnesium chloride melts, it settles at the bottom of the reaction vessel and forms a spongy layer (hereinafter this layer is referred to as a spongy titanium layer).

反応の進行に伴う塩化マグネシウムの容積増と
チタンの容積増の和はマグネシウムの消費による
容積減に較べ非常に大きいから、反応器内の内容
物全容積は反応の進行に伴い増加する。反応器の
容積当りチタン生成量即ち、反応器の容積効率を
大とすることは生産性向上のため必要であつて、
このためには反応進行過程において生成した塩化
マグネシウムを数回にわたつて、または連続的に
容器から抜き出すことが必要となる。
Since the sum of the increase in the volume of magnesium chloride and the increase in the volume of titanium as the reaction progresses is much larger than the decrease in volume due to consumption of magnesium, the total volume of the contents in the reactor increases as the reaction progresses. It is necessary to increase the amount of titanium produced per reactor volume, that is, the volumetric efficiency of the reactor, in order to improve productivity.
For this purpose, it is necessary to extract the magnesium chloride produced during the course of the reaction from the container several times or continuously.

反応の進行に従い金属チタンの沈積層(スポン
ジ状となつている。)は次第に上方に向つて生長
するが反応の進行(反応速度)を速かに保つため
にはマグネシウムと四塩化チタンとの接触を良好
とすることが必要でこのためマグネシウム層表面
はこのスポンジチタン層の上方に位置せしめるこ
とが好ましい。もし、マグネシウム層表面がスポ
ンジチタン層から著しく低い位置にあるときは四
塩化チタンはスポンジチタンの孔を通つて浸透し
て初めてマグネシウムと接触反応しなければなら
ないから反応速度は極めて遅くなる。
As the reaction progresses, the deposited layer of metallic titanium (sponge-like) gradually grows upward, but in order to keep the reaction progress (reaction rate) fast, contact between magnesium and titanium tetrachloride is required. It is necessary to have good properties, and for this reason it is preferable that the surface of the magnesium layer be located above the titanium sponge layer. If the surface of the magnesium layer is located at a significantly lower level than the titanium sponge layer, the titanium tetrachloride must penetrate through the pores of the titanium sponge before contacting and reacting with the magnesium, resulting in an extremely slow reaction rate.

従つて上記の塩化マグネシウム抜出時期と抜出
量は塩化マグネシウム層の上に浮くマグネシウム
層表面がスポンジチタン層表面附近またはその上
方にあるように計算して決定する必要がある。し
かし、このようにマグネシウム層表面の位置を調
節したとしても、マグネシウム表面の反応によつ
て生成した塩化マグネシウムはスポンジチタン層
の孔を通つて下降し、マグネシウムはスポンジチ
タン層の孔を通つて上昇しなければならない。
Therefore, it is necessary to calculate and determine the above-mentioned extraction timing and extraction amount of magnesium chloride so that the surface of the magnesium layer floating on the magnesium chloride layer is near or above the surface of the titanium sponge layer. However, even if the position of the magnesium layer surface is adjusted in this way, the magnesium chloride produced by the reaction on the magnesium surface will descend through the pores of the titanium sponge layer, and the magnesium will rise through the pores of the titanium sponge layer. Must.

このようにマグネシウムと塩化マグネシウムと
の置換はスポンジチタン層の孔を介して行なわな
ければならないため、スポンジチタンの沈積層の
生長と共に両者の置換速度は小となつて行くため
に本来スポンジチタン層上方またはその附近に浮
いているべきマグネシウム層はスポンジチタン層
内に滞留し、代りに沈降すべき塩化マグネシウム
がスポンジチタン層の上方に浮いているような状
態が起る。このような状態では勿論四塩化チタン
はマグネシウムと接触し得ず反応は停止する。
In this way, the replacement of magnesium with magnesium chloride must be carried out through the pores of the titanium sponge layer, and as the deposited layer of titanium sponge grows, the rate of replacement between the two decreases, so it is originally necessary to replace magnesium with magnesium chloride above the titanium sponge layer. Alternatively, the magnesium layer, which should be floating in the vicinity, remains in the sponge titanium layer, and instead, a situation occurs in which magnesium chloride, which should be precipitated, floats above the sponge titanium layer. Under such conditions, titanium tetrachloride cannot of course come into contact with magnesium and the reaction stops.

反応器の容積効率、反応速度、マグネシウムの
利用率等の操業に関する効率を可能な限り高める
ような反応器形状、マグネシウム仕込量、塩化マ
グネシウムの抜出し時期および抜出し量等を適宜
選定して反応を行なつたとしても、例えば仕込み
マグネシウム量の60%程度が反応した時点におい
てはマグネシウムと塩化マグネシウムの置換が不
良となり始め、反応速度は低下しはじめるのが普
通である。このようなマグネシウムと塩化マグネ
シウムとの置換不良による反応後期の反応速度低
下の問題が従来法の第一の欠点としてあげること
ができる。
The reaction is carried out by appropriately selecting the shape of the reactor, the amount of magnesium charged, the timing and amount of magnesium chloride to be extracted, etc., in order to maximize the efficiency of operation such as the volumetric efficiency of the reactor, reaction rate, and utilization rate of magnesium. Even if the amount of magnesium is reduced, for example, when about 60% of the amount of magnesium charged has reacted, the substitution of magnesium and magnesium chloride usually begins to deteriorate and the reaction rate begins to decrease. The problem of a reduction in the reaction rate in the latter stage of the reaction due to poor substitution of magnesium and magnesium chloride can be cited as the first drawback of the conventional method.

マグネシウム浮上が不可能となり、反応が停止
する現象を生ずる他の一つの原因は、マグネシウ
ムがスポンジ状のチタン沈降層の孔に捕捉され、
溶体表面に浮上し得ないことにある。即ち、マグ
ネシウムと四塩化チタンの反応はマグネシウム表
面附近で行なわれ、この位置に生成したスポンジ
チタンは次第に器底に沈降していくが、この時ス
ポンジチタンの孔にマグネシウムを含んだ儘沈降
する現象があり、このスポンジの孔に含まれたマ
グネシウムはたとえマグネシウムと塩化マグネシ
ウムとの置換が良好であつても浮上することがで
きず、従つて四塩化チタンと反応し得ない損失量
となる。従来法において最初に仕込んだマグネシ
ウム量に対する反応量、即ち、マグネシウム利用
率が70〜80%程度より向上し得ないのはこれが大
きな原因である。このようにマグネシウム利用率
が低いという問題が従来法の第2の欠点としてあ
げることができる。
Another reason why magnesium becomes impossible to float and the reaction stops is that magnesium is trapped in the pores of the spongy titanium sediment layer.
The reason is that it cannot float to the surface of the solution. In other words, the reaction between magnesium and titanium tetrachloride takes place near the surface of the magnesium, and the titanium sponge formed at this location gradually settles to the bottom of the vessel. Even if the magnesium contained in the pores of this sponge is well replaced with magnesium chloride, it cannot float to the surface, resulting in a loss that cannot react with titanium tetrachloride. This is a major reason why in the conventional method, the reaction amount relative to the initially charged amount of magnesium, that is, the magnesium utilization rate, cannot be improved beyond about 70 to 80%. The problem of low magnesium utilization can be cited as the second drawback of the conventional method.

次に従来法の反応初期においてはマグネシウム
層は四塩化チタンと良好に接触し得る状態にある
ので、四塩化チタンの滴下速度を上げることによ
り反応速度自体は殆んど無制限に上昇し得るがこ
のように反応速度を上げると、マグネシウムと四
塩化チタンの反応には非常に大きい反応熱を発生
するために反応器の温度は極めて速かに上昇す
る。反応器壁は通常経済性の問題から鉄または鉄
基合金で作られるが、チタンと鉄の共融点は約
1050℃であるから、反応器壁の温度がこれを越え
ると反応器壁と生成チタンが共融する。従つてこ
の温度を越えるような発熱をもたらすような急速
な反応速度は実施することができない。このよう
な反応初期における反応速度の制約が従来法の第
3の欠点としてあげることができる。
Next, in the early stage of the reaction in the conventional method, the magnesium layer is in a state where it can come into good contact with titanium tetrachloride, so by increasing the dropping rate of titanium tetrachloride, the reaction rate itself can be increased almost without limit. When the reaction rate is increased, the reaction between magnesium and titanium tetrachloride generates a large amount of reaction heat, and the temperature of the reactor rises extremely quickly. Reactor walls are usually made of iron or iron-based alloys for economic reasons, but the eutectic point of titanium and iron is approximately
Since the temperature is 1050°C, if the temperature of the reactor wall exceeds this temperature, the reactor wall and the titanium produced will undergo eutectic melting. Rapid reaction rates leading to exotherms above this temperature cannot therefore be carried out. This restriction on the reaction rate at the initial stage of the reaction can be cited as the third drawback of the conventional method.

本発明は、このような従来法の欠点を改良する
ためになされたもので、従来法にみられる反応後
期における反応速度の低下がなく、反応時間を短
縮し、したがつて生産性が高く、消費エネルギー
が大巾に低減され、還元性金属の利用率が高く、
かつ、反応温度の調節の容易な金属チタンの製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention was made in order to improve the drawbacks of such conventional methods, and does not reduce the reaction rate in the late stage of the reaction seen in the conventional methods, shortens the reaction time, and therefore has high productivity. Energy consumption is drastically reduced, and the utilization rate of reducing metals is high.
Another object of the present invention is to provide a method for producing titanium metal in which the reaction temperature can be easily controlled.

すなわち、本発明は、四塩化チタンを還元性金
属により、該還元性金属および該還元性金属の塩
化物の融点以上の温度で還元して金属チタンを製
造する方法において、該還元性金属の溶融体を液
滴状として四塩化チタンに接触させて、該還元性
金属の溶融体の液滴を冷却固化せしめるとともに
四塩化チタンの一部を部分還元せしめ、該還元性
金属の粉粒状固体及び部分還元生成物を含有する
四塩化チタンスラリーとし、該スラリーを反応帯
域に供給しつつ反応せしめることを特徴とする金
属チタンの製造方法を提供するものである。
That is, the present invention provides a method for producing metallic titanium by reducing titanium tetrachloride with a reducing metal at a temperature equal to or higher than the melting point of the reducing metal and the chloride of the reducing metal. The body is brought into contact with titanium tetrachloride in the form of droplets, the droplets of the molten substance of the reducing metal are cooled and solidified, and a part of the titanium tetrachloride is partially reduced, thereby reducing the granular solid and part of the reducing metal. The present invention provides a method for producing titanium metal, which is characterized in that a titanium tetrachloride slurry containing a reduction product is prepared, and the slurry is reacted while being supplied to a reaction zone.

本発明で使用される還元性金属の例として、マ
グネシウム、ナトリウム、リチウム、カリウム、
カルシウム等があげられるが、マグネシウムが最
も好ましい。
Examples of reducing metals used in the present invention include magnesium, sodium, lithium, potassium,
Examples include calcium, but magnesium is most preferred.

本発明の還元性金属の溶融体の液滴を四塩化チ
タンに接触させて、四塩化チタンの1部を部分還
元して得られる部分還元生成物は、三塩化チタ
ン、二塩化チタンおよび還元性金属の塩化物であ
る。
Partial reduction products obtained by partially reducing a portion of titanium tetrachloride by contacting titanium tetrachloride with a droplet of the melt of the reducible metal of the present invention include titanium trichloride, titanium dichloride, and titanium tetrachloride. It is a metal chloride.

還元性金属の溶融体を液滴状として、四塩化チ
タンと接触せしめるには、所望の粒径を有する還
元性金属の粉粒状固体が得られる限り特に制限は
ないが、滴下法、遠心噴霧法等の手段を適宜、用
いることができる。
There is no particular restriction on bringing the molten reducing metal into droplets and bringing it into contact with titanium tetrachloride as long as a granular solid of the reducing metal having the desired particle size can be obtained, but dropping methods, centrifugal spraying methods can be used. The following means can be used as appropriate.

本発明において、還元性金属の粉粒状固体、お
よび部分還元生成物を含有する四塩化チタンスラ
リーを反応帯域に供給するにあたり、両者の接触
を良好にして、反応を速やかに行うことができる
限り特に制限はないが、反応帯域の上方より溶表
面に直接供給するのが反応を円滑、かつ速やかに
行うことができる点で好ましい。
In the present invention, when supplying the titanium tetrachloride slurry containing the granular solid of the reducible metal and the partial reduction product to the reaction zone, in particular, as long as the contact between the two can be made good and the reaction can be carried out quickly. Although there is no restriction, it is preferable to supply the solution directly to the solution surface from above the reaction zone because the reaction can be carried out smoothly and quickly.

本発明の四塩化チタンスラリーを反応帯域に供
給して反応を開始する前に、還元性金属の一部あ
るいは、還元性金属の塩化物との混合物をあらか
じめ反応帯域に装入しておいてもよく、この場合
には反応開始が円滑に行なわれるので好ましい。
Before supplying the titanium tetrachloride slurry of the present invention to the reaction zone and starting the reaction, a part of the reducing metal or a mixture of the reducing metal and the chloride may be charged into the reaction zone in advance. In this case, the reaction starts smoothly and is therefore preferred.

本発明の方法によれば、還元性金属の溶融体の
液滴を固化して得られた該還元性の粉粒状固体お
よび部分還元生成物を含有する四塩化チタンスラ
リーを反応帯域の上方より溶表面に直接供給しつ
つ反応が行なわれるので、反応温度の急上昇また
は、局部的な温度上昇を伴うことなく、単位時間
当りの反応量、したがつて生産性を顕著に増大せ
しめることができる。
According to the method of the present invention, a titanium tetrachloride slurry containing the reducing granular solid and the partial reduction product obtained by solidifying the droplets of the melt of the reducing metal is dissolved from above the reaction zone. Since the reaction is carried out while being directly supplied to the surface, the amount of reaction per unit time and therefore the productivity can be significantly increased without a sudden or local temperature increase in the reaction temperature.

また、還元性金属の粉粒状固体が、四塩化チタ
ンスラリー中に均一に分散されており、かつ、該
四塩化チタンスラリーがスポンジチタン層の上方
の溶表面に直接供給されつつ急速、かつ、円滑に
反応が進行するため、スポンジチタン層の孔に捕
捉され、反応に寄与しない還元性金属の量が極め
て少なく、したがつて還元性金属の利用率が大巾
に高められる。
In addition, the powdery solid of the reducing metal is uniformly dispersed in the titanium tetrachloride slurry, and the titanium tetrachloride slurry is rapidly and smoothly supplied directly to the molten surface above the titanium sponge layer. As the reaction progresses, the amount of reducing metal that is trapped in the pores of the titanium sponge layer and does not contribute to the reaction is extremely small, and therefore the utilization rate of reducing metal is greatly increased.

本発明の方法によれば、還元性金属が反応帯域
に固体として直接供給されるため、従来法におけ
る溶融状態に比べて含熱量が低く、反応熱による
温度上昇を緩和し、したがつて、単位時間当りの
生産量、すなわち、生産性を高める効果がある。
例えば、固体のマグネシウムは、反応温度例え
ば、1000℃における溶融マグネシウムに比べて、
その含熱量は約8.7Kcal/molだけ低く、これは、
例えば、反応温度1000℃における四塩化チタンと
マグネシウムとの反応のマグネシウム1モル当り
反応熱31.4kcal/molの約28%に相当する。
According to the method of the present invention, since the reducing metal is directly supplied as a solid to the reaction zone, the heat content is lower than that in the molten state in the conventional method, and the temperature increase due to the reaction heat is alleviated. This has the effect of increasing production volume per hour, that is, productivity.
For example, solid magnesium has a lower temperature than molten magnesium at a reaction temperature of e.g.
Its heat content is lower by about 8.7 Kcal/mol, which is
For example, it corresponds to about 28% of the reaction heat of 31.4 kcal/mol per mol of magnesium in the reaction between titanium tetrachloride and magnesium at a reaction temperature of 1000°C.

また更に、四塩化チタンスラリー中には、四塩
化チタンの部分還元生成物である三塩化チタンが
含まれているため、部分還元されている分だけ四
塩化チタン単独の場合に比し、反応時の発熱量が
少ない。
Furthermore, since the titanium tetrachloride slurry contains titanium trichloride, which is a partial reduction product of titanium tetrachloride, the reaction time is lower than when titanium tetrachloride is used alone due to the partial reduction. The amount of heat generated is small.

通常還元性金属の溶融体の液適を四塩化チタン
と接触させて四塩化チタンを部分還元すると共に
溶融体の液滴を固化せしめて四塩化チタンスラリ
ーとする際には還元性金属の10%程度が四塩化チ
タンと反応して三塩化チタンおよび二塩化チタン
を生成する。
Normally, when a liquid droplet of a molten reducing metal is brought into contact with titanium tetrachloride to partially reduce the titanium tetrachloride and the droplets of the molten substance are solidified to form a titanium tetrachloride slurry, 10% of the reducing metal is Reacts with titanium tetrachloride to form titanium trichloride and titanium dichloride.

四塩化チタンをマグネシウムで還元する場合を
例にとれば、四塩化チタンスラリーを作る際にマ
グネシウムの10%が反応して部分還元が三塩化チ
タンまで進むと仮定すると、四塩化チタンをマグ
ネシウムで還元する場合と上記三塩化チタンを含
む四塩化チタンスラリーを還元する場合の反応熱
は1000℃において、後者の方がマグネシウム1モ
ル当り約11.4kcal/mol低くこれは前者の反応熱
の約36%に相当する。したがつて従来法の第3の
欠点であつた反応熱による温度上昇を回避するた
めに生ずる反応速度の制約は上記マグネシウムの
含有量の差と四塩化チタンスラリー中に部分還元
生成物ができることによる反応熱の低下分だけ軽
減される。すなわち反応容器よりの放熱量を同じ
とすると反応速度は約64%増加できることにな
る。
Taking the case of reducing titanium tetrachloride with magnesium as an example, assuming that when making titanium tetrachloride slurry, 10% of the magnesium reacts and the partial reduction progresses to titanium trichloride, titanium tetrachloride is reduced with magnesium. At 1000°C, the reaction heat when reducing the above-mentioned titanium tetrachloride slurry containing titanium trichloride is lower by about 11.4 kcal/mol per mol of magnesium in the latter case, which is about 36% of the reaction heat in the former case. Equivalent to. Therefore, the third drawback of the conventional method, which is the restriction on the reaction rate caused by the temperature increase due to the reaction heat, is due to the above-mentioned difference in magnesium content and the formation of partial reduction products in the titanium tetrachloride slurry. It is reduced by the amount of reduction in reaction heat. In other words, if the amount of heat released from the reaction vessel remains the same, the reaction rate can be increased by about 64%.

該四塩化チタンスラリーの供給に際しては、連
続的、または断続的に供給してもよく、あるい
は、全反応期間のうち反応条件に応じて、任意に
選定された一部の期間供給し、他の期間は四塩化
チタンのみを供給することもできる。
When supplying the titanium tetrachloride slurry, it may be supplied continuously or intermittently, or it may be supplied for a part of the entire reaction period that is arbitrarily selected depending on the reaction conditions, and for other It is also possible to supply only titanium tetrachloride for a period of time.

本発明の方法によれば、前記四塩化チタンスラ
リーの均一性が極めて良好で反応が速やかに、か
つ、円滑に行なわれること、スラリー中に部分還
元生成物が存在するために発生する反応熱が減少
し、そのため反応速度を大巾に上昇させることが
でき、製造能力の著しい増加と加熱電力の大巾低
減が可能である。
According to the method of the present invention, the uniformity of the titanium tetrachloride slurry is extremely good, the reaction is carried out quickly and smoothly, and the reaction heat generated due to the presence of partial reduction products in the slurry is reduced. Therefore, the reaction rate can be significantly increased, and the production capacity can be significantly increased and the heating power can be significantly reduced.

以下本発明を実施例により更に具体的に説明す
る。
The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples.

実施例 1 内径1000mmΦ、高さ1300mmの噴霧槽器壁に厚さ
4mm、流下速度1m/secの流下する四塩化チタ
ン液膜を形成させる。噴霧槽内に設けた直径200
mm、回転数400r.p.m.の回転円盤上に800℃に加熱
された溶融マグネシウムを供給し、遠心力により
溶融マグネシウムを2mm以下に微細化し、噴霧槽
周壁に飛ばす、周壁部に形成されている流下する
四塩化チタン液膜により、噴霧された溶融マグネ
シウムを冷却固化させる。この際、溶融マグネシ
ウムと四塩化チタンが接触することにより四塩化
チタンの一部が還元され、チタン低級塩化物と塩
化マグネシウムを生成するが、その量は供給する
マグネシウムの約10%に相当する。
Example 1 A titanium tetrachloride liquid film having a thickness of 4 mm and falling at a flow rate of 1 m/sec is formed on the wall of a spray tank having an inner diameter of 1000 mmΦ and a height of 1300 mm. Diameter 200 installed in the spray tank
Molten magnesium heated to 800℃ is supplied onto a rotating disk with a rotation speed of 400rpm, and centrifugal force atomizes the molten magnesium to 2mm or less, which is then sprayed onto the surrounding wall of the spray tank. The sprayed molten magnesium is cooled and solidified by the titanium tetrachloride liquid film. At this time, when molten magnesium and titanium tetrachloride come into contact, a portion of the titanium tetrachloride is reduced to produce lower titanium chloride and magnesium chloride, the amount of which corresponds to about 10% of the magnesium to be supplied.

噴霧槽で生成されたマグネシウム粒、チタン低
級塩化物および塩化マグネシウムを含む四塩化チ
タンスラリーはポンプでクーラーに送り込まれて
冷却された後、再び噴霧槽器壁を流下する。四塩
化チタンとマグネシウムのモル比1:2に相当す
る量のマグネシウムを供給し終つたスラリーは、
別のタンクにポンプ輸送し撹拌機付のタンクに貯
蔵する。
The titanium tetrachloride slurry containing magnesium particles, titanium lower chloride, and magnesium chloride produced in the spray tank is pumped into a cooler and cooled, and then flows down the wall of the spray tank again. The slurry that has been supplied with magnesium in an amount corresponding to a molar ratio of titanium tetrachloride and magnesium of 1:2 is
Pump into another tank and store in a tank with a stirrer.

鋼製外筒容器内に鋼製内筒をセツトした反応容
器の上部の蓋の中心部を通して前記スラリーの供
給管を設け、外筒外部から電気加熱できる還元反
応装置を用いて約1.5tのスポンジチタンを製造し
た。
A supply pipe for the slurry was installed through the center of the upper lid of a reaction vessel with a steel inner cylinder set inside a steel outer cylinder, and approximately 1.5 tons of sponge was added using a reduction reaction device that can be heated electrically from the outside of the outer cylinder. produced titanium.

外筒内に溶融マグネシウム500Kgを仕込み800℃
まで加熱する。800℃に達したところで前記四塩
化チタンスラリーを8693g/min(四塩化チタン
4000c.c./min、マグネシウム1773g/min)の速
度で供給管より反応容器内に供給する。
Put 500kg of molten magnesium into the outer cylinder and heat to 800℃.
Heat until. When the temperature reached 800℃, the titanium tetrachloride slurry was added at 8693g/min (titanium tetrachloride).
4000c.c./min, magnesium 1773g/min) into the reaction vessel from the supply pipe.

反応開始後約15時間でスラリーの供給を終了し
1570Kgのスポンジチタンを得た。
The supply of slurry was stopped approximately 15 hours after the start of the reaction.
Obtained 1570Kg of titanium sponge.

反応温度は1000℃であり、Mg過剰率は、1.35
であつた。単位時間当りのスポンジチタンの製造
量は104.7Kg/hであつた。
The reaction temperature was 1000℃, and the Mg excess was 1.35.
It was hot. The production amount of titanium sponge per unit time was 104.7 kg/h.

比較例 1 従来法により、まず反応開始前に、反応に必要
なマグネシウムの全量2200Kgを反応容器内に仕込
み、800℃に昇温後、四塩化チタンを1000〜2100
c.c./minの割合で42時間供給し、1000℃で反応せ
しめてスポンジチタン1500Kgを得た。Mg過剰率
は、1.47で単位時間当りのスポンジチタンの製造
量は、35.7Kg/hであつた。
Comparative Example 1 Using the conventional method, first, before starting the reaction, the total amount of magnesium required for the reaction, 2200 kg, was charged into a reaction vessel, and after raising the temperature to 800°C, 1000 to 2100 kg of titanium tetrachloride was charged.
It was supplied at a rate of cc/min for 42 hours and reacted at 1000°C to obtain 1500 kg of titanium sponge. The Mg excess rate was 1.47, and the amount of titanium sponge produced per unit time was 35.7 Kg/h.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 四塩化チタンを還元性金属により、該還元性
金属および該還元性金属の塩化物の融点以上の温
度で還元して金属チタンを製造する方法におい
て、該還元性金属の溶融体を液滴状として四塩化
チタンに接触させて、該還元性金属の溶融体の液
滴を冷却固化せしめるとともに四塩化チタンの一
部を部分還元せしめ、該還元性金属の粉粒状固体
および該部分還元生成物を含有する四塩化チタン
スラリーとし、該スラリーを反応帯域に供給しつ
つ反応せしめることを特徴とする金属チタンの製
造方法。 2 該還元性金属がマグネシウムである特許請求
の範囲第1項記載の金属チタンの製造方法。 3 該四塩化チタンスラリーが反応帯域に上方よ
り供給される特許請求の範囲第1項または第2項
記載の金属チタンの製造方法。 4 該四塩化チタンスラリーの供給前に、該還元
性金属の一部が反応帯域に供給される特許請求の
範囲第1〜3項の何れかの項に記載の金属チタン
の製造方法。 5 該四塩化チタンスラリーが、全反応期間のう
ち、任意に選定された一部の期間供給され、残り
の期間、四塩化チタンのみが供給される特許請求
の範囲第1〜4項の何れかの項に記載の金属チタ
ンの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing metallic titanium by reducing titanium tetrachloride with a reducing metal at a temperature higher than the melting point of the reducing metal and the chloride of the reducing metal. The melt is brought into contact with titanium tetrachloride in the form of droplets, the droplets of the melt of the reducing metal are cooled and solidified, and a part of the titanium tetrachloride is partially reduced, thereby forming a powdery solid of the reducing metal and a part of the titanium tetrachloride. A method for producing titanium metal, which comprises preparing a titanium tetrachloride slurry containing the partial reduction product, and causing the slurry to react while being supplied to a reaction zone. 2. The method for producing titanium metal according to claim 1, wherein the reducing metal is magnesium. 3. The method for producing titanium metal according to claim 1 or 2, wherein the titanium tetrachloride slurry is fed into the reaction zone from above. 4. The method for producing titanium metal according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the reducing metal is supplied to the reaction zone before supplying the titanium tetrachloride slurry. 5. Any one of claims 1 to 4, wherein the titanium tetrachloride slurry is supplied for an arbitrarily selected part of the entire reaction period, and only titanium tetrachloride is supplied for the remaining period. The method for manufacturing titanium metal described in the section.
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