鈦是地殼中含量最豐富的元素之一，但是，自從鈦在200多年前被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，因提煉困難一直被列為稀有金屬的行列。從20世紀(jì)后半葉起，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，鈦冶煉才受到人們的關(guān)注。鈦是高熔點(diǎn)金屬，其密度較小，鈦合金的強(qiáng)度可與高強(qiáng)度鋼相媲美，同時(shí)具有很好的耐腐蝕能力，鈦合金的這些優(yōu)點(diǎn)，使其當(dāng)之無(wú)愧地被稱(chēng)為“太空金屬”，又具有“海洋金屬”的美譽(yù)。然而，至今為止，全球金屬鈦的產(chǎn)量還不到原鋁產(chǎn)量的1%，也不到鈦白粉產(chǎn)量的1/10。造成這一現(xiàn)象的主要原因在于現(xiàn)行的鈦金屬生產(chǎn)方式的缺陷。

　　目前，國(guó)內(nèi)外鈦金屬主要是以鎂熱還原TiCl4來(lái)生產(chǎn)的，稱(chēng)為Kroll法。其基本流程是：裝有金屬鎂的不銹鋼反應(yīng)器被升溫到950℃，注入精制過(guò)的TiCl4，發(fā)生反應(yīng)并放熱，反應(yīng)結(jié)束后副產(chǎn)品MgCl2和剩余的鎂用真空抽走，循環(huán)使用，待反應(yīng)器冷卻后，打開(kāi)反應(yīng)器獲得海綿鈦。Kroll法自一開(kāi)始就因其成本高、還原效率低而受到批評(píng)。該法生產(chǎn)成本高的原因主要有：

　　(1)耗時(shí)，全過(guò)程從TiO2的氯化開(kāi)始到生產(chǎn)出海綿鈦需要17天;

　　(2)耗能，吸熱的化學(xué)還原與放熱的化學(xué)還原分別在不同的反應(yīng)器中完成，潛能未能利用，生產(chǎn)1噸鈦耗能6945kW·h;

　　(3)耗力：勞動(dòng)強(qiáng)度大，反應(yīng)需要在真空及保護(hù)氣氛下進(jìn)行，而且過(guò)程非連續(xù)，間歇操作;

　　(4)原料貴：Mg和TiCl4約占成本的71%;

　　(5)環(huán)境負(fù)荷大：TiCl4和Cl2具有強(qiáng)腐蝕性，生產(chǎn)過(guò)程需要在密閉體系中進(jìn)行，不允許有任何泄漏，也因此設(shè)備投資比較大。半個(gè)世紀(jì)過(guò)去了，該工藝并沒(méi)有發(fā)生根本性的改變，仍然是間歇式生產(chǎn)，未能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化，故生產(chǎn)成本很高。

　　鑒于以上原因。現(xiàn)在全世界都在努力開(kāi)發(fā)新的鈦冶金技術(shù)。

　　最近，我國(guó)北京科技大學(xué)開(kāi)發(fā)了可溶陽(yáng)極電解鈦提取方法，被稱(chēng)為USTB工藝。由于鈦的碳氧化物在一定的成分范圍內(nèi)具有導(dǎo)電性，因此可以用于陽(yáng)極電解溶出，同時(shí)在陰極上獲得金屬鈦。

　　USTB工藝采用含鈦的可溶性陽(yáng)極材料為鈦源，電解制取高純鈦。其具體工藝分為碳熱還原和熔融鹽電解兩個(gè)部分。工藝中可溶性陽(yáng)極TiCxOy的制備是以TiO2和石墨為原材料，以一定的化學(xué)計(jì)量配比混合壓制，將壓制所獲的塊體原料在一定的熱處理溫度下進(jìn)行燒結(jié)得到可溶性陽(yáng)極材料TiCxOy。制備得到的塊體材料連接成陽(yáng)極，在熔融鹽中進(jìn)行電解。在電解制備金屬鈦的過(guò)程中，陽(yáng)極原料和陰極金屬產(chǎn)物分布在電解池的不同區(qū)間，陽(yáng)極反應(yīng)時(shí)鈦離子溶解進(jìn)入熔鹽，然后在電作用下遷移到陰極附近并在陰極界面沉積得到金屬鈦。目前此方法已進(jìn)入中期試驗(yàn)階段。

　　分析結(jié)果顯示，電解產(chǎn)物鈦含氧量小于300×10-6，含碳量小于700×10-6，陰極電流效率可達(dá)到89%。USTB工藝通過(guò)碳熱還原制取TiCxOy固溶體，從而解決了單獨(dú)生產(chǎn)TiC，TiO的繁瑣，同時(shí)控制TiCxOy固溶體的成分，保證電解的連續(xù)進(jìn)行。