JPS6410580B2 - - Google Patents

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JPS6410580B2
JPS6410580B2 JP10757981A JP10757981A JPS6410580B2 JP S6410580 B2 JPS6410580 B2 JP S6410580B2 JP 10757981 A JP10757981 A JP 10757981A JP 10757981 A JP10757981 A JP 10757981A JP S6410580 B2 JPS6410580 B2 JP S6410580B2
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Japan
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titanium
reaction
magnesium
metal
chloride
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JP10757981A
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Shigenori Okudaira
Takefumi Irie
Hiroshi Uchida
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Toho Titanium Co Ltd
Original Assignee
Toho Titanium Co Ltd
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

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供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. Perform the reaction while doing so.

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
容器底に沈着し、スポンジ状の層を形成する(以
下この層に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, it is necessary that the surface formed by both the magnesium and magnesium chloride melts (hereinafter simply referred to as the melt surface) contain magnesium instead of magnesium chloride. The presence and direct contact with the dropped titanium tetrachloride is an essential requirement.
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 magnesium and magnesium chloride melts, it settles on 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溶積増と
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 volume of the reactor, that is, the volumetric efficiency of the reactor, in order to improve productivity, and for this purpose, the magnesium chloride produced during the reaction process is Alternatively, it may be necessary to continuously extract the material from the container.

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融を良好
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 upwards, but in order to keep the reaction progress (reaction rate) fast, the contact between magnesium and titanium tetrachloride must be maintained. It is necessary to have good melting, 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れ
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 substitution of magnesium and magnesium chloride must be carried out through the pores of the sponge titanium layer, so as the deposited layer of sponge titanium grows, the rate of substitution between the two decreases. A situation occurs in which the magnesium layer, which should be floating above or near it, remains in the sponge titanium layer, and instead, the 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
付近で行なわれ、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行くが、この時スポ
ンジチタンの孔にマグネシウムを含んだ侭沈降す
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 cannot float and the reaction stops is that magnesium is trapped in the pores of the spongy titanium sediment layer and cannot float to the surface of the solution. In other words, the reaction between magnesium and titanium tetrachloride takes place near the magnesium surface, 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、反応時間を大
巾に短縮することができると共に、加熱のための
エネルギーを低減でき、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 it does not reduce the reaction rate in the late stage of the reaction as seen in conventional methods, and can significantly shorten the reaction time. It is an object of the present invention to provide a method for producing titanium metal, which can reduce the energy required for the reaction, has a high utilization rate of reducing metals, and allows easy adjustment of the reaction temperature.

すなわち、本発明は、チタン塩化物と還元性金
属とを反応帯域において、該還元性金属および該
還元性金属の塩化物の融点以上の温度で反応せし
め、金属チタンを製造する方法において、該反応
帯域に、反応開始後直ちに所定の反応速度に達す
るに必要な量であつて、少比率の還元性金属を供
給後溶融し、次いで該チタン塩化物と残部であつ
て主要比率の還元性金属の粉粒状固体とを、該反
応帯域の上方から該反応帯域の溶表面に直接、少
量づつ連続的または継続的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 titanium metal by causing titanium chloride and a reducing metal to react in a reaction zone at a temperature higher than the melting point of the reducing metal and the chloride of the reducing metal. Immediately after the start of the reaction, a small proportion of the reducing metal in an amount necessary to reach the desired reaction rate is fed into the zone and melted, and then the titanium chloride and the remaining main proportion of the reducing metal are added. Provided is a method for producing metallic titanium, characterized in that the reaction is carried out while continuously or continuously supplying a powdery solid to the melting surface of the reaction zone from above the reaction zone directly in small amounts. .

本発明において使用されるチタン塩化物は四塩
化チタン単独、あるいは四塩化チタンと三塩化チ
タン、および二塩化チタンの1種または2種との
混合物から選ばれる。
The titanium chloride used in the present invention is selected from titanium tetrachloride alone, or a mixture of titanium tetrachloride and one or two of titanium trichloride and titanium dichloride.

反応性、反応速度、取扱い等の点では四塩化チ
タン単独が好ましい。四塩化チタンと他の塩化物
との混合物の場合は、反応温度の調節がさらに容
易となる点で好ましい。
Titanium tetrachloride alone is preferred in terms of reactivity, reaction rate, handling, etc. A mixture of titanium tetrachloride and other chlorides is preferred because the reaction temperature can be more easily controlled.

本発明に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
ルシウム等をあげることができるが、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, calcium, etc., with magnesium being the most preferred.

チタン塩化物および還元性金属を反応帯域に供
給するにあたり、両者の接触を良好にして反応を
速かに行な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、速かに行なうことができ
る点で好ましい。
When supplying titanium chloride and reducing metal to the reaction zone, there are no particular restrictions as long as the contact between the two can be made good and the reaction can be carried out quickly, but titanium chloride and reducing metals can be supplied directly to the melt surface from above the reaction zone. It is preferable that the reaction can be carried out smoothly and quickly.

チタン塩化物および還元性金属の粉粒状固体を
反応帯域に供給して反応を開始する前に、還元性
金属の一部またはそれと還元性金属の塩化物との
混合物を反応帯域に装入しておいてもよく、この
場合には、反応開始後直ちに所定の反応速度に達
することが可能であつて好ましい。
Before feeding the titanium chloride and the granular solid of the reducing metal to the reaction zone to start the reaction, a portion of the reducing metal or a mixture thereof with a chloride of the reducing metal is charged to the reaction zone. In this case, it is possible to reach a predetermined reaction rate immediately after the start of the reaction, which is preferable.

チタン塩化物および還元性金属の粉粒状固体を
反応帯域に供給するにあたつては、反応条件に応
じて、連続的または、継続的に供給することがで
き、また、両者を別々に直接供給してもよく、あ
るいは、両者を混合後供給してもよい。両者を
別々に供給する場合、還元性金属の粉粒状固体を
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てもよい。両者を混合後
供給する場合、混合物を全反応期間のうち、反応
条件に応じて任意に選択された一部の期間供給
し、残りの期間についてはチタン塩化物のみを供
給してもよい。さらに、両者を混合後供給する場
合、例えば、チタン塩化物が四塩化チタンで、還
元性金属がマグネシウムのとき、両者の常温にお
ける比重が略等しいので、両者の貯槽、供給用配
管、流量計等を共通とすることができ、かつ、両
者の分離偏在がなく均一に混合しうる点で有利で
ある。
When feeding titanium chloride and reducing metal granular solids to the reaction zone, they can be fed continuously or continuously depending on the reaction conditions, or they can be fed separately and directly. Alternatively, both may be mixed and then supplied. When both are supplied separately, the granular solid of the reducing metal may be supplied for a part of the entire reaction period that is arbitrarily selected depending on the reaction conditions. When supplying both after mixing, the mixture may be supplied for a part of the entire reaction period that is arbitrarily selected depending on the reaction conditions, and only titanium chloride may be supplied for the remaining period. Furthermore, when supplying both after mixing, for example, when the titanium chloride is titanium tetrachloride and the reducing metal is magnesium, the specific gravity of both at room temperature is approximately equal, so storage tanks, supply piping, flow meters, etc. for both, etc. This is advantageous in that both can be made common, and both can be uniformly mixed without being separated and unevenly distributed.

本発明に使用される還元性金属の粉粒状固体の
粒度は、その粒径が過大であることによつて、反
応容器への供給が困難となり、または、反応帯域
へ落下した後、その溶解による吸熱によつて反応
帯域中の温度分布が局部的に著しく不均一となら
ぬ限り特に制限はなく、反応容器の形、大きさ、
還元性金属およびチタン塩化物を供給する方法、
供給速度等に関係して適宜に定められるべきであ
るが、通常は、10μm〜10mmの範囲が好ましい。
The particle size of the reducing metal powder/grain solid used in the present invention is so large that it becomes difficult to feed it into the reaction vessel, or it becomes difficult to feed it into the reaction zone and then dissolves. There is no particular restriction as long as the temperature distribution in the reaction zone does not locally become significantly non-uniform due to heat absorption, and the shape and size of the reaction vessel,
A method for supplying reducible metals and titanium chloride,
Although it should be determined appropriately in relation to the supply rate and the like, it is usually preferably in the range of 10 μm to 10 mm.

粒径が上記上限よりも大きいときは、反応容器
への供給が困難となり、また、反応帯域中の温度
分布が不均一となり好ましくない。
When the particle size is larger than the above upper limit, it becomes difficult to supply the particles to the reaction vessel, and the temperature distribution in the reaction zone becomes non-uniform, which is not preferable.

粒径が10μm以下の場合、反応そのものの点か
らは、理論的には支障はないが、特別の微細化手
段を必要とする点で実際的でなく、チタン塩化物
と別に供給する場合、反応帯域への供給が困難で
ある。
If the particle size is 10 μm or less, there is no problem in theory from the point of view of the reaction itself, but it is impractical because it requires special refinement means, and if it is supplied separately from titanium chloride, the reaction It is difficult to supply the band.

本発明の方法によれば、チタン塩化物および還
元性金属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、反応速度の低下が
なく、反応時間を大巾に短縮し、生産性を高める
ことができる。例えば、四塩化チタンとマグネシ
ウムとの反応において、特に反応後期において、
反応のためマグネシウムが塩化マグネシウムと置
換して溶表面に浮上する必要もない。
According to the method of the present invention, the reaction is carried out while supplying titanium chloride and the reducing metal directly to the melt surface from above the reaction zone, so there is no reduction in the reaction rate, and the reaction time is greatly shortened. Productivity can be increased. For example, in the reaction between titanium tetrachloride and magnesium, especially in the late stage of the reaction,
There is no need for magnesium to replace magnesium chloride and float to the surface of the solution for the reaction.

また、チタン塩化物および還元性金属がスポン
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, since the reaction progresses rapidly while titanium chloride and reducing metals are directly supplied to the molten surface above the titanium sponge layer, the amount of reducing metals that are trapped in the pores of the titanium sponge layer and do not contribute to the reaction is reduced. Therefore, the utilization rate of reducing metals 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、従来法の溶融
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、単位時間当りの反応量
すなわち生産性を顕著に増大せしめる効果があ
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較べ
て、その含熱量は約8.7Kcal/mol低く、これは
反応温度、例えば1000℃における四塩化チタンと
マグネシウム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。したが
つて従来法第3の欠点であつた反応熱による温度
上昇の回避によつて生ずる反応速度の制約は、上
記マグネシウムの含熱量の差に相当する分だけ軽
減されることになる。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、28%増加でき
ることになる。反応速度を増大することができる
結果として生産性が増大し消費エネルギーを大巾
に低減することができる。
According to the method of the present invention, the reducing metal is directly supplied as a solid to the reaction zone, so the heat content is lower than that in the molten state of the conventional method, and the temperature rise due to the reaction heat is alleviated. This has the effect of significantly increasing the amount of reaction per hour, that is, productivity. For example, solid magnesium has a reaction temperature of
For example, compared to molten magnesium at 1000°C, its heat content is lower by about 8.7 Kcal/mol, which is about 31.4 Kcal/mol of the reaction temperature per mol of magnesium in the reaction of titanium tetrachloride and magnesium at 1000°C. This corresponds to 28%. Therefore, the third drawback of the conventional method, the restriction on the reaction rate caused by avoiding the temperature rise due to the heat of reaction, is reduced by an amount corresponding to the difference in the heat content of magnesium. In other words, if the amount of heat dissipated from the reaction vessel remains the same, the reaction rate can be increased by 28%. As a result of being able to increase the reaction rate, productivity can be increased and energy consumption can be significantly reduced.

以下実施例により本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained below using Examples.

実施例 1 ステンレス鋼製外筒容器の中に鋼製内筒をセツ
トした反応容器の上部の蓋の中心部を通つて四塩
化チタン供給管を設け、そのすぐ横にマグネシウ
ム粒供給管を設け、外筒の外部から電気加熱でき
る還元反応装置を用いてスポンジチタンを製造し
た。
Example 1 A titanium tetrachloride supply pipe was installed through the center of the upper lid of a reaction vessel in which a steel inner cylinder was set in a stainless steel outer cylinder container, and a magnesium grain supply pipe was installed immediately next to it. Titanium sponge was manufactured using a reduction reaction device that can electrically heat the outer cylinder.

外筒内に溶融マグネシウム600Kgを仕込み800℃
まで加熱昇温する。800℃に達した時に四塩化チ
タン供給管より四塩化チタンを2100c.c./minの速
度で、同時にマグネシウム粒供給管よりマグネシ
ウム粒(粒度2〜4mm)を反応当量に相当する
926g/minの速度で、それぞれ供給を開始し、
四塩化チタンおよびマグネシウム粒の供給速度を
途中で変更することなく、31.5時間で両者の供給
を終了し、1726Kgのスポンジチタンを得た。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、54.8
Kg/hrであつた。
Put 600kg of molten magnesium into the outer cylinder and heat to 800℃.
Heat to temperature. When the temperature reached 800℃, titanium tetrachloride was added from the titanium tetrachloride supply pipe at a rate of 2100 c.c./min, and at the same time, magnesium particles (particle size 2 to 4 mm) were added from the magnesium grain supply pipe in an amount equivalent to the reaction equivalent.
Start feeding each at a speed of 926g/min,
Without changing the feeding rate of titanium tetrachloride and magnesium particles midway through, the feeding of both was finished in 31.5 hours, yielding 1726 kg of titanium sponge. The reaction temperature was 1000°C, and the excess Mg was 1.35.
The production amount of titanium sponge per unit time is 54.8
It was Kg/hr.

比較例 1 実施例1と同規模の反応容器を用い、従来法に
より下記の通りスポンジチタンを製造した。先づ
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1000〜2100c.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であり、単位時
間当りのスポンジチタンの製造量は、35.7Kg/hr
であつた。
Comparative Example 1 Using a reaction vessel of the same scale as in Example 1, titanium sponge was produced by a conventional method as described below. First, before starting the reaction, determine the total amount of magnesium required for the reaction.
After charging 2200 kg into a reaction vessel and raising the temperature to 800°C, titanium tetrachloride was supplied at a rate of 1000 to 2100 c.c./min for 42 hours, and the reaction was carried out at 1000°C to form titanium sponge.
Obtained 1500Kg. The Mg excess rate is 1.47, and the production amount of titanium sponge per unit time is 35.7Kg/hr.
It was hot.

実施例 2 ステンレス鋼製外筒容器の中に鋼製の反応容器
をセツトした反応容器の上部の蓋の中心部を通し
て四塩化チタンとマグネシウム粒の混合物の供給
管を設け、外筒外部から電気加熱できる還元反応
装置を用いてスポンジチタンを製造した。
Example 2 A steel reaction vessel was set inside a stainless steel outer cylinder. A supply pipe for a mixture of titanium tetrachloride and magnesium particles was installed through the center of the upper lid of the reaction vessel, and electrical heating was applied from outside the outer cylinder. Titanium sponge was manufactured using a reduction reaction device that can be used.

反応に使用する四塩化チタンとマグネシウム粒
の混合物はタンク内に四塩化チタン1モル、マグ
ネシウム粒2モルの割合で入れ、撹拌機で四塩化
チタンとマグネシウム粒が分離しないように撹拌
しておく。
A mixture of titanium tetrachloride and magnesium particles to be used in the reaction is placed in a tank at a ratio of 1 mole of titanium tetrachloride and 2 moles of magnesium particles, and stirred with a stirrer so that the titanium tetrachloride and magnesium particles do not separate.

前記外筒内に溶融マグネシウム600Kgを仕込み
800℃まで加熱する。800℃に達した時、前記タン
ク内の四塩化チタンとマグネシウム粒の混合物を
四塩化チタンとして2100c.c./minまたマグネシウ
ム粒として926g/minの速度で、供給管より反
応容器内に供給する。四塩化チタンとマグネシウ
ム粒の比重差は常温では0.014であるため、マグ
ネシウム粒の沈降はなく、タンク内の組成と同じ
組成で供給される。
600Kg of molten magnesium is charged into the outer cylinder.
Heat to 800℃. When the temperature reaches 800°C, the mixture of titanium tetrachloride and magnesium particles in the tank is fed into the reaction vessel from the supply pipe at a rate of 2100 c.c./min as titanium tetrachloride and 926 g/min as magnesium particles. . The difference in specific gravity between titanium tetrachloride and magnesium particles is 0.014 at room temperature, so the magnesium particles do not settle and are supplied with the same composition as in the tank.

反応開始後31.5時間で四塩化チタンとマグネシ
ウム粒の供給を終了し、1733Kgのスポンジチタン
を得た。
31.5 hours after the start of the reaction, the supply of titanium tetrachloride and magnesium particles was completed, and 1733 kg of titanium sponge was obtained.

反応温度は1000℃で、Mg過剰率は、1.34であ
つた。単位時間当りのスポンジチタンの製造量
は、54.8Kg/hrであつた。
The reaction temperature was 1000°C, and the excess Mg was 1.34. The production amount of titanium sponge per unit time was 54.8 Kg/hr.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 チタン塩化物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該還元性金属の塩化物
の融点以上の温度で反応せしめ、金属チタンを製
造する方法において、該反応帯域に、反応開始後
直ちに所定の反応速度に達するに必要な量であつ
て、少比率の還元性金属を供給後溶融し、次いで
該チタン塩化物と残部であつて主要比率の還元性
金属の粉粒状固体とを、該反応帯域の上方から該
反応帯域の溶表面に直接、少量づつ連続的または
継続的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 該チタン塩化物が四塩化チタンである特許請
求の範囲第1項記載の金属チタンの製造方法。 3 該チタン塩化物が、四塩化チタンと、三塩化
チタンおよび二塩化チタンから選ばれた1種また
は2種との混合物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。 4 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。 5 チタン塩化物と還元性金属の粉粒状固体とを
別々に反応帯域に供給す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。 6 チタン塩化物と還元性金属の粉粒状固体とを
混合後、反応帯域に供給す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。 7 還元性金属の粉粒状固体が全反応期間のう
ち、任意に選定された1部の期間供給される特許
請求の範囲第5項記載の金属チタンの製造方法。 8 チタン塩化物と還元性金属の粉粒状固体との
混合物が全反応期間のうち、任意に選定された1
部の期間供給され、残りの期間、チタン塩化物の
みが供給される特許請求の範囲第6項記載の金属
チタンの製造方法。 9 該還元性金属の粉粒状固体の粒径が10μm〜
10mmの範囲にある特許請求の範囲第1項および第
4〜8項の何れかの項に記載の金属チタンの製造
方法。
[Claims] 1. A method for producing titanium metal by reacting a titanium chloride 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. Immediately after the start of the reaction, a small proportion of reducing metal is supplied to the reaction zone in an amount necessary to reach a predetermined reaction rate, and then melted. 1. A method for producing metallic titanium, which comprises reacting with a powdery solid in a small amount continuously or continuously from above the reaction zone directly onto the melting surface of the reaction zone. 2. The method for producing titanium metal according to claim 1, wherein the titanium chloride is titanium tetrachloride. 3. The method for producing titanium metal according to claim 1, wherein the titanium chloride is a mixture of titanium tetrachloride and one or two selected from titanium trichloride and titanium dichloride. 4. The method for producing titanium metal according to claim 1, wherein the reducing metal is magnesium. 5. Claims 1 to 5 in which the titanium chloride and the reducible metal granular solid are separately supplied to the reaction zone.
The method for producing titanium metal according to any one of Item 4. 6. Claim 1 of supplying titanium chloride and a granular solid of a reducing metal to a reaction zone after mixing them.
The method for producing titanium metal according to any one of items 1 to 4. 7. The method for producing titanium metal according to claim 5, wherein the granular solid of the reducing metal is supplied for an arbitrarily selected portion of the entire reaction period. 8 The mixture of titanium chloride and reducible metal granular solid was randomly selected during the entire reaction period.
7. The method for producing titanium metal according to claim 6, wherein titanium chloride is supplied for a period of 10 minutes, and only titanium chloride is supplied for the remaining period. 9 The particle size of the powdery solid of the reducing metal is 10 μm or more.
A method for manufacturing titanium metal according to any one of claims 1 and 4 to 8, wherein the thickness is in the range of 10 mm.
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