金属热还原制粉法 (preparation of powder by thermoreduction using metallic reducingagent)

用金属钠、钙、铝、镁等作还原剂还原金属的氧化物或卤化物，以制取金属粉末的-种粉末制取方法。该法常用来制取钛、锆、钽、铌、铀、钍等稀有金属粉末。还原剂钠、钙、铝、镁等对氧的亲和力比所制取的金属对氧的亲和力更大。还原反应的通式为：MeO+Me’=Me+Me’O+Q式中Me为所制取的金属；Me’为对氧有较大亲和力的金属；Q为反应生成热。

虽然大多数金属热还原反应是放热反应，但在-些情况下，在反应发生之前还需预热至600700。C，反应发生之后，就依靠物料反应时放出的热量进行反应。如反应剧烈，为了防止过热或爆炸，还要对反应器进行冷却；为了避免所制粉末再次氧化，应将反应器抽真空，随后通入惰性气体保护。

在选择还原方法时，除考虑热力学条件外，还要注意产物的性能、纯度和收得率等。-般情况下，所制金属粉末中含有氧化物或卤化物，可用水或酸清洗除去。

金属热还原制粉法中，工业上得到广泛应用的有：(1)用钠还原氟化钽：TaF5+5Na=Ta+5NaF；(2)用钠或镁还原钛或锆的氯化物：TiCl4+4Na=Ti+4NaCl或ZrCl4+2Mg=Zr+2MgCl；(3)用钙还原钍的氧化物：ThO₂+2Ca=Th+2CaO；(4)用镁还原氟化铍：BeF2+Mg=Be+MgF2等。其制粉过程可以用镁还原四氯化钛制取海绵钛的克罗尔(Kroll)法作进-步说明。镁锭经除氧化膜与杂质之后，置于反应器中加热熔化，再通入四氯化钛(TiCl4)，反应生成的钛颗粒沉积，生成的液态氯化镁通过渣口及时排出。反应温度通常金仰保持在800～900℃，反应时间在几小时至几天之间。最终产物中残留的金属镁与氯化镁可用盐酸清洗除去，也可在900℃下空蒸馏除去，并保持钛的高纯度。克罗尔法的缺点是成本较高，生产周期较长。