本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备。
背景技术：
传统的金属钛冶炼方式如图1所示，先从ti-fe矿石中提取钛的氧化物——tio2(二氧化钛，俗称钛白)；再将tio2与c和cl2化合反应生产ticl4，即：tio2+c+2cl2＝ticl4+co2/co,接着ticl4与mg化合反应得到海绵状ti，即ticl4+2mg＝ti+2mgcl2，而反应中用的mg和cl2原料可由mgcl2电离而得；最后得到的海绵状ti经电弧熔解铸成钛锭。此冶炼过程中存在工艺繁琐、流程复杂且成本高、污染严重。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备，可直接从tio2炼金属钛，大大简化钛的冶炼过程和减少成本，可商业化提高钛产量和质量。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法，具体包括如下步骤：制备二氧化钛；对制备出的所述二氧化钛进行微波辐射；将微波辐射后的所述二氧化钛的氧原子通过氮等离子体进行置换，析出金属钛。
本发明还提供一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼装备，用于实现上述的冶炼方法，包括反应炉以及设置在所述反应炉上的进料管、排气管、微波发生器和氮等离子炬发生器，进料管安装在反应炉顶部，用于向反应炉内加入二氧化钛；微波发生器安装在反应炉的上部，用于对反应炉内的二氧化钛进行微波辐射；氮等离子炬发生器安装在反应炉的下部，用于向反应炉内炬射氮等离子体；排气管安装在反应炉介于微波发生器和氮等离子炬发生器之间的位置，用于从反应炉内向外导出氮等离子体置换二氧化钛中的氧原子所形成的二氧化氮气体。
进一步，所述微波发生器、氮等离子炬发生器各自为至少两个，沿反应炉径向均匀间隔布置。
进一步，所述氮等离子炬发生器的中心线向下且与水平线相交，且两者相交的角度为20°至40°。
本发明的有益效果是：本发明通过极短波长的微波让二氧化钛中的ti和o原子强烈震动，使得其ti-o健拉长变弱，再利用氮等离子体炬射，n离子有强的氧化性，从tio2取o形成no2，而ti被析出。本发明可直接从tio2炼金属钛，大大简化钛的冶炼过程和减少成本，可商业化提高钛产量和质量。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为现有金属钛冶炼流程图；
图2为本发明冶炼装备结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图2，附图中的元件标号分别为：反应炉1、进料管2、排气管3、微波发生器4、氮等离子炬发生器5。
本实施例基本如附图2所示：从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法，包括：制备二氧化钛；对制备出的所述二氧化钛进行微波辐射；将微波辐射后的所述二氧化钛的氧原子通过氮等离子体进行置换，析出金属钛。此法直接从tio2制造ti金属锭。因为tio2中ti和o之间的健很牢固，不易打开，所以首先用极短波长的微波让ti和o原子强烈震动，ti-o健拉长变弱，然后用氮等离子炬射入，n离子有强的氧化性，从tio2取o形成no2，ti被析出。
本发明的从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼装备，用于实现上述的冶炼方法，包括反应炉1以及设置在所述反应炉1上的进料管2、排气管3、微波发生器4和氮等离子炬发生器5，进料管2安装在反应炉1顶部，用于向反应炉1内加入二氧化钛；微波发生器4安装在反应炉1的上部，用于对反应炉1内的二氧化钛进行微波辐射；氮等离子炬发生器5安装在反应炉的下部，用于向反应炉1内炬射氮等离子体；排气管3安装在反应炉1介于微波发生器4和氮等离子炬发生器5之间的位置，用于从反应炉1内向外导出氮等离子体置换二氧化钛中的氧原子所形成的二氧化氮气体。采用上述方案，本发明先利用微波辐射弱化ti-o健，再结合等离子打断ti-o健，并使n+和o-形成no2，从而析出ti。
具体的，该反应炉总高2000毫米，上部1000毫米，外直径1000毫米，下部1000毫米。顶为圆拱形。下部为锥形。下端外直径500毫米。外壳用10毫米钢板制成，炉为两半，内涂100毫米厚能耐1500℃耐火层。两半中间有突出打孔，两半制成后用螺钉固定在一起。上部顶安一外径120毫米，璧厚5毫米管。二氧化钛粉从此孔吹入。离炉顶600毫米处等角度安装1-4个(须要可多个)功率100kw微波发生器。现以安装三个为例，微波导管中心线顺时针相对炉60度，180度和300度径线偏5毫米，如此微波在炉中心部位形成呕旋。离炉底400毫米处等角度安装1-4个(需要可多个)以氮气为介质的氮等离子炬发生器，其中心线向下和水平线交30度倾斜角，并向顺时针方向移动5毫米，以安装三个等离子炬为例，两两之间呈120度布置。炉下部在氮等离子距发生器上方安装排气管，用一气泵把生成的no2排出。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。