檔案下載/更多評析，盡在「傳統產業加值轉型推動平台」， http://tipo.stars.org.tw/Form02.aspx 摘要: 一、海綿鈦生產流程簡介 鈦以氧化物形式存在於地殼中，而將金紅石(rutile)或鈦鐵礦(ilmenite)中的氧化鈦還原，分離出的鈦金屬原料則稱之為海綿鈦。......

1. 產業評析專欄
金屬工業研究發展中心 1
環保成為海綿鈦製程的焦點議題
金屬中心 產業研究組 侯貫智
一一一一、、、、海 綿 鈦 生 產海 綿 鈦 生 產海 綿 鈦 生 產海 綿 鈦 生 產
流 程 簡 介流 程 簡 介流 程 簡 介流 程 簡 介
鈦以氧化物形式存在於地殼中，而將金紅石(rutile)或鈦鐵礦(ilmenite)
中的氧化鈦還原、分離出的鈦金屬原料則稱之為海綿鈦，由於鈦與氧
的結合力較強，一般不易從礦石中分離出，因此目前為止仍持續試圖
開發各種還原法。海綿鈦的生產方式主要以鎂還原法(Kroll 法)及鈉還
原法(Hunter 法)，由於鎂比納安全，且海綿鈦經破碎之粒度更適於熔
煉，故鎂還原法成為海綿鈦的主導生產技術。【圖 1】為 Kroll 法生
產海綿鈦的製程概況，由鈦礦→電爐熔煉生產高鈦渣→氯化生產四氯
化鈦→精製提純成精四氯化鈦→鎂還原蒸餾生產海綿鈦→成品破碎
包裝。如果採用全流程生產（鎂氯循環），以目前的原材料市場行情
計算，生產每噸海綿鈦生產成本約在 30 萬元新台幣左右。
圖 1 海綿鈦生產流程圖
電解電解電解電解 破碎破碎破碎破碎、、、、混合梱包混合梱包混合梱包混合梱包 海綿鈦海綿鈦海綿鈦海綿鈦
還原還原還原還原、、、、分離分離分離分離蒸餾精製蒸餾精製蒸餾精製蒸餾精製氯化氯化氯化氯化
鈦礦石鈦礦石鈦礦石鈦礦石
焦炭焦炭焦炭焦炭
電解電解電解電解 破碎破碎破碎破碎、、、、混合梱包混合梱包混合梱包混合梱包 海綿鈦海綿鈦海綿鈦海綿鈦
還原還原還原還原、、、、分離分離分離分離蒸餾精製蒸餾精製蒸餾精製蒸餾精製氯化氯化氯化氯化
鈦礦石鈦礦石鈦礦石鈦礦石
焦炭焦炭焦炭焦炭
資料來源：日本東邦鈦公司/金屬中心 ITIS 計畫整理
1.高鈦渣高鈦渣高鈦渣高鈦渣 海綿鈦技術關鍵在於能耗、環保、及製程複雜等問題的解決，另外原
料品質也決定未來海綿鈦的好壞，目前主要做為海綿鈦的原料為金紅
石與高鈦渣，而所謂的高鈦渣即將開採的鈦鐵精礦，由於其二氧化鈦
含量僅為 50~60%，因此需將鈦鐵礦以電爐熔煉富化，主要生成產品
為富鈦礦(最高 TiO2 含量可達 90~95%)，副產品為生鐵。
2.氯化氯化氯化氯化 高鈦渣與金紅石即可直接作為海綿鈦的原料，目前海綿鈦的製程主要
仍以 Kroll 法為主，首先需經沸騰氯化還原處理，使二氧化鈦轉化為
揮發性的粗四氯化鈦，再把蒸出的四氯化鈦冷凝提純，目前中國大陸
撫順鈦廠與遵義鈦廠新建沸騰氯化爐直徑分別為ψ1.4m 與ψ2.4m。
粗四氯化鈦是紅棕色液體，含有許多雜質：SiCl4、AlCl3、FeCl3、FeCl2、
VOCl3、TiOCl2、Cl2、HCl 等，因此針對不同雜質所具有的不同特性，
應使用不同分離方法加以精製。除釩是精製四氯化鈦的重要步驟之

2. 產業評析專欄
金屬工業研究發展中心 2
一，目前各國的除釩技術多以硫化氫除釩法(日本東邦鈦)與有機物除
釩法(日本大阪鈦、美國 Timet)為主，其中有機物除釩法由於便宜且
無毒，除釩成本低為最佳的方式。
3.還原還原還原還原/真空蒸餾真空蒸餾真空蒸餾真空蒸餾 在取得精製的四氯化鈦後，以鎂金屬來加以還原，所處的環境必須在
880o
C~950 o
C 下的氬氣氣氛中，讓四氯化鈦與鎂進行反應而得到海綿
鈦與氯化鎂，再經真空蒸餾除去海綿鈦的氯化鎂與過剩的鎂，而獲得
純鈦，蒸餾冷凝物可經熔化回收金屬鎂，氯化鎂再經熔鹽電解回收鎂
與氯氣。目前主要海綿鈦生產國多以倒 U 型與 I 型一體化還原-蒸餾
設備為主，日本大阪與東邦鈦擁有全球最大的倒 U 型聯合爐，每爐
產能約為 10 噸。獨立國協則採用 I 型串連式半聯合法生產海綿鈦，
每爐產能約為 4 噸。
二二二二、、、、環 保 議 題 成環 保 議 題 成環 保 議 題 成環 保 議 題 成
為 產 業 焦 點為 產 業 焦 點為 產 業 焦 點為 產 業 焦 點
海綿鈦在生產過程中，因破碎、篩選、運輸、原料設備、氯化、電解
和精製等作業過程中極為容易產生污染物。按其含污染物的種類大致
上可分為三大類：一是原料富集生產過程中的含工業粉塵為主的廢
氣；二是氯化、電解、精製等過程產生的含氯氣、氯化氫的廢氣；三
是高鈦渣電爐熔爐產生的含少量二氧化硫和含塵氣體。因此，各先進
國家紛紛制訂鈦污染物排放標準，而中國大陸也在 2006 年制訂《鈦、
鎂工業污染物排放標準》，【表 1】為海綿鈦各生產階段所需遭遇之
污染源及問題點，另外也提供目前大陸對污染源的處理方式。
三三三三、、、、小 結小 結小 結小 結 由於海綿鈦仍主要應用在航太與軍事等獨特應用領域上，國外主要海
綿鈦廠商，特別是日本海綿鈦廠對其技術嚴格保密，不願轉移技術，
也很難進行技術交流，因此，發展海綿鈦產業建議應首先設法與中國
大陸主要海綿鈦廠進行合作，建立專才及專業技術能量，另外，就耗
能與環境保護問題應更為妥善的評估。
表 1 海綿鈦各生產階段之環保議題
生產階段生產階段生產階段生產階段 技術技術技術技術////設備需求設備需求設備需求設備需求 污染源污染源污染源污染源////問題點問題點問題點問題點 大陸處理方式大陸處理方式大陸處理方式大陸處理方式 建議解決方案建議解決方案建議解決方案建議解決方案
富集富集富集富集
電爐 1.高鈦渣電爐產生
少量的二氧化硫污
染氣體與含塵氣體
2.生產 92%以上的
高鈦渣技術困難
1.含塵氣體採用脈衝式
布袋除塵器
2. 一般含硫率較低，均
未處理直接排放。
氯化氯化氯化氯化////精製精製精製精製
沸騰氯化爐、除
釩技術、浮閥塔
精流技術
產生高腐蝕性的危
險物氯氣及四氯化
鈦
採用石灰乳或碱液多次
吸收的方法，若廢氣中
氯氣含量較高，則採用
二段脫除技術
還原還原還原還原////蒸餾蒸餾蒸餾蒸餾
還 原 蒸 餾 聯 合
爐、真空蒸餾
還原與蒸餾屬分開
進行，但目前技術已
趨向聯合化與大型
化
--
氯化鎂電解氯化鎂電解氯化鎂電解氯化鎂電解
電解槽、無隔板
槽電解鎂技術
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設置大型化高
品級富鈦料工
廠或自澳大利
亞等國進口高
品級金紅石
資料來源：金屬中心 ITIS 計畫整理