(57)【要約】    【課題】高純度の金属Ｔｉ又はＴｉ合金を高能率に、しかも高価な還元剤を使用することなく経済的に製造する方法を提供する。    【解決手段】ＣａＣｌ2を含み且つＣａが溶解した溶融塩を反応槽１内に保持し、該反応槽内の溶融塩中で電気分解を行うと共に、その電気分解で陰極３側に生成したＣａと反応するようにＴｉＣｌ4を含む金属塩化物を前記溶融塩中に供給して、前記溶融塩中に粒状のＴｉ又はＴｉ合金を生成させる。前記Ｔｉ又はＴｉ合金は、前記反応槽内又は反応槽外で溶融塩から分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃａによる還元反応を用いたＴｉ又はＴｉ合金の製造方法であって、ＣａＣｌ2を含み且つＣａが溶解した溶融塩を反応槽内に保持し、該反応槽内の溶融塩中で電気分解を行うと共に、その電気分解で陰極側に生成したＣａと反応するようにＴｉＣｌ4を含む金属塩化物を前記溶融塩中に供給して、前記溶融塩中にＴｉ又はＴｉ合金を生成させる還元電解工程と、前記反応槽内又は反応槽外で前記Ｔｉ又はＴｉ合金を溶融塩から分離するＴｉ分離工程とを含むことを特徴とするＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）を含む金属塩化物をＣａにより還元処理して金属Ｔｉ又はＴｉ合金を製造するＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属チタンの工業的な製法としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）を塩素化して得られるＴｉＣｌ4をＭｇにより還元するクロール法が一般的である。このクロール法では、反応容器内でＴｉＣｌ4をＭｇにより還元する還元工程と、反応容器内に製造されたスポンジ状の金属Ｔｉから未反応のＭｇ及び副生物である塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）を除去する真空分離工程を経て、金属Ｔｉを製造する。
【０００３】
還元工程では、反応容器内に溶融Ｍｇを充填し、その液面に上方からＴｉＣｌ4の液体を供給する。これにより、溶融Ｍｇの液面近傍でＴｉＣｌ4がＭｇにより還元され、粒子状の金属Ｔｉが生成すると同時に、溶融ＭｇＣｌ2が液面近傍に副生する。生成した金属Ｔｉは逐次下方へ沈降し、溶融ＭｇＣｌ2も比重が溶融Ｍｇより大きいので下方に沈降して、溶融Ｍｇが液面に現れる。この比重差置換により、液面に溶融Ｍｇが供給され続け、ＴｉＣｌ4の還元反応が継続して進行する。
【０００４】
クロール法による金属Ｔｉの製造では、高純度の製品が製造されるが、製造コストが嵩み、製品価格が非常に高くなる。製造コストが嵩む原因の一つは、ＴｉＣｌ4の供給速度を上げることが困難なことである。ＴｉＣｌ4の供給速度が制限される理由としては次の（ａ）〜（ｃ）が考えられる。
【０００５】
（ａ）クロール法での生産性を高めるには、ＴｉＣｌ4の供給速度、即ち溶融Ｍｇの液面への単位面積または単位時間あたりの供給量を増大させるのが有効である。しかし、ＴｉＣｌ4の供給速度を大きくしすぎると、前述の比重差置換が間に合わず、液面にＭｇＣｌ2が残ってこれにＴｉＣｌ4が供給されるようになる。その結果、供給されたＴｉＣｌ4は未反応のＴｉＣｌ4ガスや、ＴｉＣｌ3などの低級塩化物のガス（これらを、「未反応ガス」という）となって反応容器外へ排出されるため、ＴｉＣｌ4の利用効率が低下する。また、未反応ガスの発生は容器内圧の急激な上昇を伴うので避ける必要がある。従って、ＴｉＣｌ4の供給速度が制限される。
【０００６】
（ｂ）ＴｉＣｌ4の供給速度を大きくすると、溶融Ｍｇの液面から生じるＭｇ蒸気がＴｉＣｌ4の蒸気と反応して溶融Ｍｇ液面より上方の反応容器内面におけるＴｉ析出量が多くなる。一方、ＴｉＣｌ4の還元が進むにつれて溶融Ｍｇの液面が上昇するため、反応容器の上部内面に析出したＴｉが、還元工程の後半では溶融Ｍｇに浸漬した状態となり、液面の有効面積が減少して反応速度が低下する。これを抑えるために、ＴｉＣｌ4の供給速度を制限し、容器上部内面におけるＴｉの析出を極力抑えることが必要になる。
【０００７】
特許文献１で、液状のＴｉＣｌ4を溶融Ｍｇが存在する液面に分散供給することによって反応効率を高め、反応容器の上部内面におけるＴｉの析出を抑制する方法が提案されている。しかし、前記Ｔｉ析出の抑制対策としては十分ではない。
【０００８】
（ｃ）クロール法では、反応容器内の溶融Ｍｇの液面近傍だけで反応が行われるため、発熱する領域が狭く、局所的に温度が上昇する。そのため、冷却が困難となり、ＴｉＣｌ4の供給速度が制限されることになる。
【０００９】
また、ＴｉＣｌ4の供給速度に直接影響する問題ではないが、クロール法では、溶融Ｍｇの液面近傍で粒子状に生成したＴｉ粉が、溶融Ｍｇの濡れ性（粘着性）により凝集し、その状態で沈降し、沈降中にも溶融液が有する熱により焼結して粒成長する。そのため、生成したＴｉを微粉として反応容器外へ取り出し、回収することが難しく、製造を連続的に行うことが困難で、生産性の向上が阻害されている。Ｔｉが反応容器内にスポンジチタンとしてバッチ方式で製造されるのは、このためである。
【００１０】
クロール法以外のＴｉ製造方法に関しては、特許文献２に、ＴｉＣｌ4の還元剤としてＭｇ以外の例えばＣａの使用が可能であることが記載されている。また、特許文献３に、Ｃａによる還元反応を用いたＴｉ製造方法として、反応容器内にＣａＣｌ2の溶融塩を保持し、その溶融塩中に上方から金属Ｃａ粉末を供給して、溶融塩中にＣａを溶け込ませると共に、下方からＴｉＣｌ4ガスを供給して、ＣａＣｌ2の溶融塩中で溶解ＣａとＴｉＣｌ4を反応させる方法が記載されている。
【００１１】
Ｃａによる還元では、下記（１）式の反応により、ＴｉＣｌ4から金属Ｔｉが生成し、それと共にＣａＣｌ2が副生する。
【００１２】
ＴｉＣｌ4＋２Ｃａ→Ｔｉ＋２ＣａＣｌ2    ・・（１）
ＣａはＭｇよりＣｌとの親和力が強く、原理的にはＴｉＣｌ4の還元剤に適している。  特に、特許文献３に記載された方法では、Ｃａを溶融ＣａＣｌ2中に溶解させて使用するが、このように、溶融ＣａＣｌ2中でのＣａ還元反応を利用すれば、クロール法のように反応容器内の還元剤の液面にＴｉＣｌ4を供給する場合と比べて反応の生じる領域（反応場）が拡がり、発熱領域も拡がるので、冷却が容易になる。従って、ＴｉＣｌ4の供給速度を大幅に高めることができ、生産性の向上が期待できる。
【００１３】
しかしながら、特許文献３に記載された方法は、工業的なＴｉ製造法としては成立し得ない。この方法では、還元剤として極めて高価な金属Ｃａの粉末を使用するので、製造コストが、クロール法よりも高価となるからである。
【００１４】
更に、別のＴｉ製造方法としては、特許文献４に、ＴｉＯ2を、ＴｉＣｌ4を経由せずＣａにより直接還元する方法（オルソンの方法）が記載されている。この方法は、酸化物直接還元法の一種で、高能率である。しかし、高純度のＴｉＯ2を使用しなければならないので、高純度のＴｉを製造するのには適さない。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−２９５９５５号公報
【特許文献２】米国特許第２２０５８５４号明細書
【特許文献３】米国特許第４８２０３３９号明細書
【特許文献４】米国特許第２８４５３８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、高純度の金属Ｔｉ又はＴｉ合金を高能率に、しかも高価な還元剤を使用することなく経済的に製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するために、本発明者らは、ＴｉＣｌ4のＣａによる還元が不可欠であると考え、前掲の特許文献３に記載されたようなＣａＣｌ2の溶融塩中に溶解するＣａを利用する方法について検討した。
【００１８】
この場合、還元反応容器内では、前記（１）式の反応の進行に伴い溶融塩中のＣａが消費されるが、これを補うために、特許文献３に記載された方法では、金属Ｃａの粉末を還元反応容器内に供給し続ける必要がある。しかし、本発明者らは、Ｃａ還元によるＴｉの製造方法を工業的に確立するためには、還元反応で消費される溶融塩中のＣａを経済的に（つまり、安価に）補充する必要があると考え、その手段として、溶融塩中の溶解Ｃａ濃度を電気分解により操作する方法を案出した。
【００１９】
即ち、反応槽内で溶融ＣａＣｌ2を電気分解すると、下記（２）式及び（３）式の電極反応が進行して、陽極の表面近傍でＣｌ2ガスが発生し、陰極の表面近傍でＣａが生成するので、溶融塩中のＣａ濃度を高めることができる。そこで、この陰極側に生成するＣａと反応するようにＴｉＣｌ4を溶融ＣａＣｌ2中に供給すると、Ｔｉの生成に消費されるＣａが随時補充されるので、外部からの金属Ｃａの補充や金属Ｃａの抽出が不要になり、金属Ｔｉの経済的な製造が可能になる。
【００２０】
陽極：  ２Ｃｌ-→２ｅ-＋Ｃｌ2    ・・（２）
陰極：  Ｃａ2+＋２ｅ-→Ｃａ      ・・(３)
ＴｉＣｌ4の還元に消費されるＣａを電気分解で生成するＣａで補充する方法は、還元と電気分解をそれぞれ還元槽と電解槽で行わせ、両槽間で溶融ＣａＣｌ2を循環させることによっても可能である。しかし、電気分解で陰極側に生成するＣａと反応するように、ＴｉＣｌ4を反応槽内の溶融ＣａＣｌ2中に供給してやれば、反応槽が還元槽と電解槽を兼ねることとなり、両槽を設ける必要がなく、還元槽と電解槽の間で溶融ＣａＣｌ2を循環させる場合と比べて設備コストなどの面でも非常に有利となる。
【００２１】
本発明はかかる考察に基づいてなされたものであり、その要旨は、下記のＴｉ又はＴｉ合金の製造方法にある。
【００２２】
即ち、Ｃａによる還元反応を用いたＴｉ又はＴｉ合金の製造方法であって、ＣａＣｌ2を含み且つＣａが溶解した溶融塩を反応槽内に保持し、該反応槽内の溶融塩中で電気分解を行うと共に、その電気分解で陰極側に生成したＣａと反応するようにＴｉＣｌ4を含む金属塩化物を前記溶融塩中に供給して、前記溶融塩中にＴｉ又はＴｉ合金を生成させる還元電解工程と、前記反応槽内又は反応槽外で前記Ｔｉ又はＴｉ合金を溶融塩から分離するＴｉ分離工程とを含むことを特徴とするＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法である。
【００２３】
本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法においては、例えば、溶融塩として溶融ＣａＣｌ2を反応槽内に保持し、反応槽内の溶融塩中にＴｉＣｌ4を供給すると、そのＴｉＣｌ4が溶融塩に溶解しているＣａにより還元されて、粒状及び／又は粉状の金属Ｔｉ（以下、これを「Ｔｉ粒」と記す）が生成する。Ｔｉ粒の生成に伴って溶融塩中の溶解Ｃａは消費されるが、反応槽内では還元反応と同時に溶融ＣａＣｌ2の電気分解が進行しているので、陰極側にＣａが生成し、消費された溶解Ｃａが補充される。
【００２４】
従来、金属Ｔｉの工業的な生産にＣａが使用されてこなかった理由の一つは、ＣａとＣａＣｌ2の分離が困難なことである。ＭｇはＭｇＣｌ2を電解して製造されるが、ＭｇはＭｇＣｌ2に殆ど溶解しないので、生成されたＭｇは効率よく回収できる。ＮａもＮａＣｌを電解することにより、Ｍｇと同様に効率よく製造できる。一方、ＣａはＣａＣｌ2の電解により製造されるが、生成されたＣａはＣａＣｌ2に約１．５％溶解する。そのため、Ｃａだけを効率よく製造することが難しく、溶解したＣａがバックリアクション（陰極側に生成したＣａが陽極側に生成したＣｌ2と結合してＣａＣｌ2に戻る反応）でＣａＣｌ2を生成する現象も加わるために、製造効率が悪い。電極を冷却するなどの工夫によりＣａの回収率を高める技術も用いられるが、それでもＣａの製造コストは高くならざるを得ない。
【００２５】
しかし、本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法においては、溶融ＣａＣｌ2中に溶解したＣａを使用し、Ｃａを分離する必要がないため、Ｃａの電解製造コストを低減することができる。
【００２６】
また、溶融ＣａＣｌ2中でのＣａ還元を利用すれば、還元反応場が広がり、同時に発熱領域も広がる。更に、８５０℃での蒸気圧はＭｇが６．７ｋＰａ（５０ｍｍＨｇ）であるのに対して、Ｃａは０．３ｋＰａ（２ｍｍＨｇ）と極めて小さく、そのため、反応槽の上部内面へのＴｉ析出量は、還元にＣａを使用した場合、Ｍｇに比べて格段に少なくなる。従って、本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法においては、ＴｉＣｌ4供給速度の大幅増大も可能になる。
【００２７】
その上、ＣａはＭｇより濡れ性（粘着性）が劣る上に、析出Ｔｉ粒子に付着するＣａがＣａＣｌ2に溶解するので、生成チタン粒子同士の凝集や、焼結による粒成長もはるかに少なく、生成Ｔｉを粉末状態で反応槽外へ取り出すことができ、連続的なＴｉ製造操作も可能となる。
【００２８】
溶融ＣａＣ１2液中へのＴｉＣｌ4の供給形態としては、ＴｉＣｌ4を溶融ＣａＣｌ2液中へガス状態で直接供給するのが、溶融ＣａＣｌ2液中のＣａに対するＴｉＣｌ4の接触効率が高く、特に望ましい形態である。しかし、これに限らず、溶融ＣａＣｌ2液の液面に液体又はガス状態のＴｉＣｌ4を供給したり、溶融ＣａＣｌ2液上に保持された溶融Ｃａ液の液面や液中に液体又はガス状態のＴｉＣｌ4を供給することも可能である。
【００２９】
溶融ＣａＣｌ2液上に保持された溶融Ｃａ液面にＴｉＣｌ4の液体を供給して還元反応を行わせる場合、溶融Ｃａ液を、溶融ＣａＣｌ2液中のＣａを利用できる程度に薄く保持した状態とするのが望ましい。Ｃａ層が薄ければ、溶融ＣａＣｌ2液中のＣａも反応に関与するので、溶融Ｃａ層から溶融ＣａＣｌ2層にかけて反応を行わせ、ＴｉＣｌ4の供給速度の増大により比重差置換が間に合わなくなってもＴｉの生成を継続させることができる。
【００３０】
前記ＴｉＣｌ4ガスの供給に関し、本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法がクロール法と比べて有利であることについて述べる。
【００３１】
クロール法では、溶融Ｍｇ液の液面にＴｉＣｌ4の液体を供給するが、反応場の拡大を狙って溶融Ｍｇ液の液中にＴｉＣｌ4のガスを供給することも試みられた。しかし、前述したように、Ｍｇの蒸気圧が高いため、ＴｉＣｌ4ガスの供給管へＭｇ蒸気が侵入し、ＴｉＣｌ4と反応して供給管を閉塞させてしまう。
【００３２】
一方、溶融ＭｇＣｌ2液中にＴｉＣｌ4のガスを供給することも試みたが、供給管を閉塞させる頻度は低下するものの、管閉塞の事態は依然として残る。ＴｉＣｌ4ガスのバブリングにより溶融物が攪拌され、供給管に溶融Ｍｇが到達する場合があるからである。しかも、溶融ＭｇＣｌ2液中にＴｉＣｌ4を供給しても、その溶融塩中にＭｇが殆ど溶解しないため、還元反応が起こり難くなる。
【００３３】
これに対して、Ｃａ還元を利用する方法では、前記供給管の閉塞が起こりにくく、溶融ＣａＣｌ2液中へのＴｉＣｌ4ガスの供給が可能である。供給管が閉塞しにくいのは、溶融Ｃａの蒸気圧が低いことによるものと推察される。
【００３４】
即ち、本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法においては、ＴｉＣｌ4を溶融ＣａＣｌ2液中へガス状態で直接供給するのが特に望ましいが、実際の操業上もこの供給形態が問題なく実施可能である。また、溶融ＣａＣｌ2液の液面や、溶融ＣａＣｌ2液上に保持された溶融Ｃａ液の液面、液中にＴｉＣｌ4の液体やガスを供給する形態を採ることもできる。
【００３５】
溶融ＣａＣｌ2液中に生成したＴｉ粒の溶融ＣａＣｌ2液からの分離については、反応槽内又は反応槽外のいずれでも実施可能である。しかし、反応槽内で行うとバッチ方式となるので、生産性を高めるためには、生成Ｔｉが粒子状で得られることを利用して、溶融ＣａＣｌ2液と共に反応槽外へ抜き取り、反応槽外で溶融ＣａＣｌ2液からＴｉ粒を分離するのがよい。機械的な圧縮による絞り操作などにより、Ｔｉ粒を溶融ＣａＣｌ2液から簡単に分離することができる。
【００３６】
本発明の製造方法でＴｉを製造する場合、原料としては、ＴｉＣｌ4を使用するが、ＴｉＣｌ4と他の金属塩化物とを混合して使用することにより、Ｔｉ合金を製造することも可能である。ＴｉＣｌ4も他の金属塩化物も同時にＣａにより還元されるので、この方法によってＴｉ合金を製造することができる。なお、前記他の金属塩化物はガス状、液状のいずれの状態で使用してもよい。
【００３７】
本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法では、溶融ＣａＣｌ2中のＣａ（陰極側に生成したＣａや未反応のＣａ）が陽極側に生成したＣｌ2と結合してＣａＣｌ2に戻るバックリアクションや、Ｃａの反応性が高いことによる炉材の損耗が問題になる。
【００３８】
バックリアクションが生じると、それに電解電流が消費されるため、電流効率が低下する。この問題、特に、陰極側に生成したＣａが、陽極側に生成したＣｌ2と結合するバックリアクションに対しては、反応槽に、下方部が開口をなしている隔壁を設けて（後述する図１参照）、槽内を陽極側と陰極側に分けるのが望ましい。
【００３９】
また、炉材の損耗の問題に対しては、溶融塩をＣａＣｌ2単独ではなく、混合塩としてその融点を下げ、溶融塩の温度（つまり、浴温）を下げるのが有効である。
【００４０】
即ち、本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法においては、溶融塩として、通常、融点が７８０℃のＣａＣｌ2を用いるが、ＣａＣｌ2−ＮａＣｌ、ＣａＣｌ2−ＫＣｌの２元系の溶融塩や、ＣａＣｌ2−ＮａＣｌ−ＫＣｌの３元系の溶融塩のように、ＣａＣｌ2に対して他の塩（例えば、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ及びＣａＦ2）のうちの１種以上を混合し、多元系溶融塩とすることも可能である。これにより、塩の融点が下がるので、溶融塩の温度（浴温）を低下させることが可能になる。例えば、ＣａＣｌ2とＮａＣｌ（融点：約８００℃）を混合すると、融点を最低で約５００℃まで低下させることができる。
【００４１】
その結果、炉材の寿命の延長、炉材コストの低減、更には、液面からのＣａや塩の蒸発の抑制が可能になる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法は、高純度のものが得られやすいＴｉＣｌ4を還元する方法であるため、高純度の金属Ｔｉ又はＴｉ合金を製造できる。
【００４３】
還元剤にＣａを使用し、ＣａＣｌ2を含む溶融塩中のＣａにＴｉＣｌ4を含む金属塩化物を反応させるので、ＴｉＣｌ4の供給速度を増大できる。更に、ＣａＣｌ2中にＴｉ粒又はＴｉ合金粒を生成させるので、粒子同士の凝集や、焼結による粒成長が極めて少なく、これらを反応槽外へ取り出すことができ、連続的な操業が可能である。しかも、反応槽内で還元反応と電解反応を同時に進行させ、還元反応で消費されるＣａを電解反応で補うことにより、Ｃａを常時、溶融塩に溶解した状態で利用することができる。
【００４４】
従って、この本発明の製造方法によれば、高純度の金属Ｔｉ又はＴｉ合金を能率よく経済的に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４６】
図１は本発明の実施形態を示す金属Ｔｉ製造装置の構成図である。この実施形態では、還元反応及び電解反応を同時進行的に行う反応槽１が使用される。反応槽１は、溶融塩としてＣａが比較的多量に溶解したＣａリッチの溶融ＣａＣｌ2を保持する。ＣａＣｌ2は融点が約７８０℃であり、その溶融塩はその融点以上に加熱されている。
【００４７】
反応槽１では、溶融塩である溶融ＣａＣｌ2が陽極２と陰極３の間に通電することにより電気分解され、陽極２の側でＣｌ2ガスが発生し、陰極３の側でＣａが生成する。この例では、反応槽１の内部は、隔壁４により陽極側と陰極側に分けられている。但し、隔壁４は、溶融塩の移動が妨げられないように、下方部が開口をなしている。
【００４８】
反応槽１内では、溶融塩の電気分解と並行して、槽内の陰極側の溶融塩中にガス状のＴｉＣｌ4が分散して注入される。これにより、注入されたＴｉＣｌ4が溶融塩中の溶解Ｃａにより還元され、粒子状の金属Ｔｉが生成される。生成されたＴｉ粒は比重差により沈降し、反応槽１内の陰極側の底に溜まる。
【００４９】
反応槽１内の陰極側の底に溜まるＴｉ粒は、その底に存在する溶融塩と共に、反応槽１から抜き出され、Ｔｉ分離工程（図示せず）に送られる。Ｔｉ分離工程では、反応槽１から溶融塩と共に抜き出されたＴｉ粒が溶融塩から分離される。具体的には、そのＴｉ粒を圧縮して溶融塩を絞り取る。Ｔｉ分離工程で得られたＴｉ粒は溶融されＴｉインゴットとされる。
【００５０】
一方、Ｔｉ分離工程でＴｉ粒から分離された溶融塩は使用済みの溶融塩で、Ｃａが消費され、Ｃａ濃度が低下している。この溶融塩は、反応槽内へ戻して再利用することが望ましく、通常、反応槽１から別途抜き出された使用済みの溶融塩と共に、反応槽１内の陽極側へ導入される。
【００５１】
反応槽１内の陰極側では、還元反応によるＴｉ粒の生成に伴って溶融塩中のＣａが消費される。しかし、槽内で同時に進行する電気分解により、槽内の陰極３の表面近傍でＣａが生成し、これによりＣａの消費分が補充される。つまり、陰極３の表面近傍で生成するＣａによって、溶融塩中に供給されるＴｉＣｌ4が逐次直接的に還元される。
【００５２】
一方、反応槽１内の陽極側には、望ましい形態として、Ｔｉ分離工程から使用済みの溶融塩が送り込まれる。これにより、反応槽１内には、陽極側から陰極側へ向かう溶融塩の一方向流が形成され、陰極側で生成するＣａの陽極側への流入が回避される。図１に示した隔壁４が設けられていれば、前記一方向流の形成との組み合わせによって、Ｃａの陽極側への流入防止に対してより効果的に機能する。このように、反応槽１内の陽極側に導入された溶融塩は、陰極側へ移動してＣａを補充され、Ｃａリッチとなって還元反応に再利用される。
【００５３】
反応槽１内の陽極側で発生したＣｌ2ガスは、ＴｉＯ2を塩化処理することにより、Ｔｉの原料であるＴｉＣ１4を生成させる塩化工程（図示せず）で再利用するのが望ましい。生成されたＴｉＣｌ4は反応槽１に導入され、Ｃａ還元によるＴｉ粒の生成に循環使用される。
【００５４】
以上述べたように、この実施形態では、反応槽１内でＣａ還元によるＴｉ粒の生成、即ちＣａの消費と、電気分解によるＣａの補充とが同時進行的に行なわれるので、固体状態でのＣａの補充も取り出しも必要なく、Ｃａ還元による高品質のＴｉ粒が、連続的かつ経済的に製造される。しかも、反応槽１は還元槽及び電解槽を兼ねており、設備面での経済的メリットも大きい。更に、反応槽１内では、陰極側で生成するＣａの陽極側への流入が回避されるので、Ｃａが陽極側で発生するＣｌ2ガスと反応するバックリアクションも防止できる。
【００５５】
なお、操業の間、反応槽１内の溶融塩の温度は、ＣａＣｌ2の融点（約７８０℃）より高い温度に管理される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のＣａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法によれば、原料であるＴｉＣｌ4の供給速度を高めることができ、更に、連続的な製造が可能である。しかも、反応槽内で還元反応と電解反応を同時に進行させ、還元反応で消費されるＣａを電解反応で補うことができるので、Ｃａそれ自体を単独で取り扱う必要がない。
【００５７】
従って、本発明の製造方法は、高純度の金属Ｔｉ又はＴｉ合金を能率よく経済的に製造する手段として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態を示す金属Ｔｉ製造装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１：反応槽
２：陽極
３：陰極
４：隔壁
【図１】
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