钛精矿碳热硫化制备含硫MAX相Ti2SC

作者：张振乾; 庞昇; 丛良伟; 许有芃; 李来时; 吴玉胜^*; 王志^*

来源：过程工程学报, 2023, 23(10): 1458-1468.

• 钛精矿
• 碳热硫化
• MAX相
• Ti2SC
• 高纯度
• 原位物理分离

含硫MAX相Ti2SC被认为是很有潜力的高温结构材料及熔盐电解提钛前驱体。但现有制备方法均涉及高值Ti粉、TiC粉及TiS粉的使用，难以实现其规模化应用。本工作以钛精矿为钛源，黄铁矿为硫源，石墨球形尾料为碳源，探索了碳热硫化钛精矿低成本制备高纯Ti2SC的可行性。研究了FeTiO3/FeS2/C体系中Ti2SC的形成机理；石墨添加量、烧结温度与烧结时间对产物纯度与形貌的影响规律；高温原位物理分离副产物Fe对提纯过程酸用量减少的实际占比。结果表明，Ti2SC生成的关键反应是FeTiO3碳热还原中间产物Ti3O5在熔融FeS中直接脱氧重构为Ti2SC；石墨添加量27.4wt%的试样经1400℃下烧结4 h及后续酸洗处理，可以得到纯度大于96wt%的Ti2SC;1700℃下的高温烧结可以实现部分副产物Fe与Ti2SC的分离，酸洗提纯过程酸用量减少72.7%。该方法有望实现高纯Ti2SC的规模化制备。

• 单位
  中国科学院过程工程研究所; 绿色过程与工程重点实验室; 沈阳工业大学