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CN104911376B - 两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法 - Google Patents

两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法 Download PDF

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CN104911376B CN201510420032.1A CN201510420032A CN104911376B CN 104911376 B CN104911376 B CN 104911376B CN 201510420032 A CN201510420032 A CN 201510420032A CN 104911376 B CN104911376 B CN 104911376B
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Abstract

两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行：（1）以氟化钠和氟钛酸钠为原料，或者以氟钛酸钠为原料，以铝钛合金粉为还原剂；（2）混合压制成球团，进行一段铝热还原和真空蒸馏；（3）将含钛冰晶石取出后磨细，与还原剂混合压团，进行二段铝热还原；（4）将低钛的铝钛合金和高钛的铝钛合金分离，制粉返回到两铝热还原中作为还原剂；或者重熔后制成粉再进行两段铝热还原。本发明的方法反应过程易于控制，生产成本低，钛元素可得到最大限度的回收利用，并可副产高纯度的冰晶石。

Description

两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法。
背景技术
钛是一种轻稀有金属材料，广泛应用于航空、航天技术领域和化工领域。目前，金属钛是在高温条件下，用金属镁还原四氯化钛（TiCl4）的方法生产的，用这种方法生产出来的金属钛呈海绵状。金属钛也可以在高温条件下，用金属钠还原四氯化钛（TiCl4）的方法来制取；由于用金属镁和钠还原四氯化钛（TiCl4）制取金属钛的方法成本高，且TiCl4的制备需要以Cl2为原料，还原副产物也为氯化物，它们对设备的腐蚀性大，导致其操作条件复杂苛刻。因此人们也在不断探索其他的金属钛的冶炼方法，如TiCl4熔盐电解法和以TiO2为阴极的电脱氧熔盐电解法等，但这些方法始终处于实验研究阶段，均未获得工业上的成功。此外，还有以氟钛酸钠或氟钛酸钾或三氟化钛为原料，以Al-Zn，Al-Mg，Al-Zn-Mg合金和纯Al，纯Mg，纯Na为还原剂制取金属钛的方法（见US Pub, NO:US 2010/0173170A1，CN102534263A，CN102560153A，CN102534260A）。据称，这些方法可制备纯度为70.7%以上，最高可达99.5%的金属钛。
上述还原反应均在900~1000℃之间进行，但这种方法也始终未能实现工业应用，其原因和存在的问题如下：
1、还原过程较为复杂，在这些专利方法中，需要先将还原剂混合和熔化，然后再将这些混合和融化后的复合还原剂加入或滴入被还原的反应物料中；或在反应过程中，需要对反应物料进行搅拌，然后在分离产物；
2、上述方法中，当还原剂为Al-Zn还原剂时，Zn不参与还原反应，因此分离还原产物中的Zn时，提纯工艺复杂，而且使生产成本大大增加；
3、上述专利的技术方法中，其所分离出来的副产物Na3AlF6和AlF3为黑色或灰黑色，其中仍含有较高含量的钛的化合物，因而会造成钛的损失。
随着航空和航天技术的发展以及化工领域对高温耐腐蚀材料的需求，Ti-Al或以Ti-Al为基的掺杂有其他少量金属元素的高性能合金的开发和应用获得了世界各国广泛的关注。然而这些合金的金属原料，都是采用经TiCl4镁热还原制备出来的海绵钛和金属纯铝再进行熔炼冶金的方法生产的，其生产工艺较为复杂。
发明内容
针对现有金属钛在制备技术上存在的上述问题，本发明提供一种两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法；这里所说的无钛冰晶石是指含钛量极低的，能用于电解铝工业的冰晶石；这里所说的两段铝热还原法是由第一段铝热还原法和第二段铝热还原法组成；在第一段铝热还原中，其所要制取的产品为钛或钛铝合金，所用原料为氟化钠和氟钛酸钠两种原料，或者单以氟钛酸钠为原料，所用还原剂为第二段的铝热还原反应产生的铝钛合金所制成的粉；在用第一段铝热还原生产钛或钛铝合金时，将参与还原反应的物料和还原剂混合压团后，在真空或氩气保护条件下，加热至900~1300℃进行铝热还原。之后还原产物在900~1300℃温度条件下进行真空蒸馏分离，得到含钛冰晶石和钛或钛铝合金；在第二段铝热还原时，其所用原料为第一段铝热还原产生的含钛冰晶石，以铝粉为还原剂。将含钛冰晶石和还原剂混合并压团后在氩气保护和900~1300℃条件下，还原生成无钛冰晶石和铝钛合金；在第二段铝热还原中，其还原剂的配入量要遵循使第二段还原反应后所生成的铝钛合金的熔点低于还原反应温度。在第二段铝热还原反应中生成的铝钛合金熔体与无钛冰晶石熔体互不相溶，因此二者在熔融状态下能够很好地分离；第二段铝热还原生成的铝钛合金中的钛主要以TiAl3金属化合物的形式存在，在反应炉内，反应生成的Al-Ti合金熔体在缓慢冷却过程中，大部分TiAl3金属化合物会沉降于合金熔体的底部，因此形成了上部为钛含量较低的低钛铝钛合金，下部为钛含量较高的高钛铝钛合金；第二段还原反应结束，还原产物冷却后，将固体的无钛冰晶石与铝钛合金分离。然后将第二段铝热还原反应结束后所分离出来的铝钛合金重熔后制成粉，作为第一段铝热还原的还原剂使用。也可采用如下两种方法之中的一种方法将第二段铝热还原生成的铝钛合金分离或分开：①将合金上部的钛含量相对较低的低钛的铝钛合金与下部的钛含量相对较高的高钛的铝钛合金用机械办法分割；②将第二段铝热还原得到的铝钛合金放入可倾转的感应炉中重熔，然后静置一段时间后，先倾倒出上部的低钛的铝钛合金，然后再扒出底部的高钛的铝钛合金的方法，实现高钛的铝钛合金和低钛的铝钛合金分开。而后再将分割或分开后的低钛的钛铝合金制成粉，作为还原剂返回到第一段铝热还原步骤中使用，而将含钛较高的高钛铝钛合金作为商品出售。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、以氟钛酸钠为原料，或者以氟化钠和氟钛酸钠为原料，当制取和生产金属钛和钛铝合金时，使用第二段铝热还原生成的铝钛合金粉为还原剂；且全部物料的比例根据需要制备的产品设计，配制比例所依据的反应式为：
3Na2TiF6 + 2NaF + (3x+4)Al= 3TiAlx+ Na3AlF6 + Na5Al3F14， 10≥x≥0 （1）
Ti+xAl=TiAlx， x=0~10 （2）；
或者为：
12Na2TiF6+(12x+16)Al=12TiAlx+3Na3AlF6+ 3Na5Al3F14+ 4AlF3，10≥x≥0 （3）
和Ti+xAl=TiAlx， x=0~10 （4）；
2、将原料和还原剂混合均匀后压制成团，然后放入真空还原炉中，在真空条件下或氩气气氛下加热至900~1300℃，进行第一段铝热还原，之后在900~1300℃温度条件下，对还原产物进行真空蒸馏分离；蒸馏出的产物凝结在真空还原炉中低温端的结晶器上，其主要成分为Na3AlF6、Na5Al3F14、AlF3和钛的低价氟化物的混合物；还原炉内未被蒸馏出来的剩余产物为金属Ti或钛铝合金；
第一段铝热还原后所蒸馏出来的产物为黑灰色，这是由于其中含有可能未反应的氟钛酸钠或副反应生成的钛的低价氟化物所致，所以可将此蒸馏出来的产物称为含钛冰晶石。
3、将含钛冰晶石取出后磨细至粒度小于-1.0mm，以铝粉为还原剂，将磨细的含钛冰晶石与铝粉混合均匀后压制成团块料，铝粉的配入量遵循使第二段铝热还原生成的铝钛合金的熔点小于等于第二段还原反应温度；将团块料放入还原炉中，在氩气气氛条件下加热至900~1300℃，保温0.5~2h进行第二段铝热还原；
待还原结束且炉内温度降至常温后，得到的产物其上部为白色极易破碎的无钛冰晶石，底部为铝钛合金；所得铝钛合金的上部为含钛量很低的低钛的铝钛合金，称之为低钛的铝钛合金；下部为含钛量相对较高的铝钛合金，称之为高钛的铝钛合金；
4、将第二段铝热还原产生的铝钛合金重熔后制成粉，返回到第一段铝热还原中作为还原剂使用，如工艺流程图1所示；也可采用机械分割或感应炉重熔倾倒的方法，将低钛的铝钛合金和高钛的铝钛合金分割或分开，将分割或分开出来低钛的铝钛合金制成粉作为第一段铝热还原的还原剂，将高钛的铝钛合金作为商品出售，如工艺流程图2所示。
上述方法中，当第一次进行第一段铝热还原时，若没有可用的铝钛合金作还原剂时，采用的是金属铝粉作为还原剂；步骤1中还原剂的用量根据需要制备的产品设计，配制比例所依据的反应式分别为（1）、（2）或（3）、（4）。
上述方法中，步骤2中的含钛冰晶石主要成分为Na3AlF6、Na5Al3F14、AlF3和钛的低价氟化物的混合物，其中的钛的氟化物主要以Na3TiF6，TiF3和可能的少量的金属Ti的形式存在；在此混合物中的AlF3和可能存在的TiF3以及少量生成的钛粉，由于其含量较低，在产品的XRD分析结果中可能并不显见。
上述方法中，步骤2和3中的氩气条件是指：将还原炉抽真空至10Pa以下，然后通入氩气至常压。
上述方法中，所述的真空蒸馏是指：将还原炉抽真空至10Pa以下，在温度900~1300℃条件下蒸馏1h以上。
本发明的方法操作简单，反应物料对设备腐蚀程度低，不需要复杂的设备，获得的冰晶石、钛及钛铝合金纯度高；该方法反应过程与合金中Ti和Al的含量易于控制，生产成本低，钛的还原率和铝的利用率达到100%，其该方法的副产物冰晶石纯度高，可用于铝电解工业。
附图说明
图1为本发明的两段铝热还原制取钛或钛铝合金，且第二段铝热还原生成的铝钛合金重熔制成合金粉后作为还原剂用于第一段的铝热还原过程，并在第二段铝热还原过程副产无钛冰晶石的方法流程示意图；
图2为本发明的两段铝热还原制取钛或钛铝合金，且第二段铝热还原生成的铝钛合金被分成低钛铝钛合金和高钛铝钛合金两部分，高钛的铝钛合金作为商品出售，低钛的铝钛合金作为还原剂用于第一段的铝热还原过程，并在第二段铝热还原过程副产无钛冰晶石的方法流程示意图；
图3为本发明实施例1中获得的Ti3Al合金产品XRD物相分析图；
图4为本发明实施例1中的含钛冰晶石XRD物相分析图；
图5为本发明实施例2中获得的蒸馏产物XRD物相分析图；
图6为本发明实施例3中获得的TiAl3合金产品XRD物相分析图；
图7为本发明实施例5中获得的TiAl合金产品XRD物相分析图；
图8为本发明实施例7中获得的金属Ti产品XRD物相分析图；
图9为本发明实施例9中获得的无钛冰晶石（Na3AlF6）XRD物相分析图；
图10为本发明实施例9中获得的铝钛合金产物分层界面的SEM形貌分析图；
图11为本发明实施例9中获得的铝钛合金产物的EDS检测结果图；图中的上图和下图分别对应图10的A和B两个位置。
具体实施方式
本发明实施例中采用的XRD物相分析设备为 X’ Pert Pro 型 X射线衍射仪。
本发明实施例中采用的SEM形貌分析设备为S-4800型冷场发射扫描电子显微镜。
本发明实施例中采用的EDS检测设备为S-4800型扫描电镜附件X射线能谱仪。
本发明实施例中采用的金属铝粉为市购产品，纯度≥99%。
本发明实施例中采用的氟化钠为市购粉末产品，纯度≥98%。
本发明实施例中采用的氟钛酸钠为市购粉末产品，纯度≥98%。
本发明实施例中采用的还原炉为带有结晶器的真空还原炉。
实施例1
1、以氟化钠和氟钛酸钠为原料，以100克含钛4.21%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂，制取Ti3Al合金（式（1）中x=1/3）时，全部物料的配制比例所依据的反应式为：
3Na2TiF6 + 2NaF + 5Al= Ti3Al+ Na3AlF6 + Na5Al3F14 （5）
和3Ti+Al=Ti3Al （6），
根据化学反应式（5）和（6）可以算出，还原剂100克铝钛合金粉中含Ti 4.21克，折合成Ti3Al 为5克，参与还原反应的Al粉则为95克，反应所需Na2TiF6为439.11克，所需添加的NaF为59.11克。
因此本实施例的实际配料为439.11克Na2TiF6，配以NaF 59.11克，及100克含钛4.21%（wt%）的铝钛合金粉；
2、将上述配料混合均匀后压制成团，放入真空还原炉中，将还原炉抽真空至10Pa以下，再通入氩气至常压，在氩气气氛条件下加热至1100℃，使其完成一段铝热还原反应；
3、待还原反应结束后，抽真空至10Pa以下，将还原反应产物进行真空蒸馏，在温度1100℃条件下蒸馏2h，在真空还原炉内低温端的结晶器上蒸馏产物为含钛冰晶石，合金产物以疏松的海绵状形态留在反应器内；合金产物XRD物相分析结果示于图3，含钛冰晶石的XRD物相分析结果示于图4。
实施例2
1、以氟钛酸钠为原料，以100克含钛4.21%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂，当制备的产品为Ti3Al（式（3）中x=1/3）时，全部物料的配制比例所依据的反应式为：
12Na2TiF6 + 20Al= 4Ti3Al + 3Na3AlF6+ 3Na5Al3F14 + 4AlF3 （7）
和3Ti+Al=Ti3Al （8）；
根据化学反应式（7）和（8）可以算出，还原剂100克铝钛合金粉中含Ti 4.21克，折合成Ti3Al 为5克，参与还原反应的Al粉则为95克，反应所需Na2TiF6为439.11克。
因此本实施例的实际配料为439.11克Na2TiF6，配以100克含钛4.21%（wt%）的铝钛合金粉；
2、将原料和还原剂混合均匀后压制成团，放入真空还原炉中，将还原炉抽真空至10Pa以下，加热至1100℃，使其完成一段铝热还原反应；
3、待还原反应结束后，抽真空至10Pa以下，将还原反应产物进行真空蒸馏，在温度1100℃条件下蒸馏2h，在真空还原炉内低温端的结晶器上蒸馏产物为含钛冰晶石与氟化铝的混合物，合金产物以疏松的海绵状形态留在反应器内，其合金的XRD分析结果同实施例1；蒸馏产物的XRD物相分析结果示于图5。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于以100克含钛1.86%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂制取TiAl3合金：
1、根据制备的产品为TiAl3（式（1）中x=3），全部物料的配制比例所依据的反应式为：
3Na2TiF6 + 2NaF + 13Al= 3TiAl3+ Na3AlF6 + Na5Al3F14 （9）
和Ti+3Al=TiAl3 （10）；
根据化学反应式（9）和（10）可以算出，还原剂100克铝钛合金粉中含Ti 1.86克，折合成TiAl3 为5克，参与还原反应的Al粉为95克，反应所需Na2TiF6为168.89克，所需添加NaF质量为22.74克。
因此本实施例的实际配料为168.89克Na2TiF6，配以NaF 22.74克，及100克含钛1.86%（wt%）的铝钛合金粉；
2、在氩气气氛条件下加热至1100℃，保温2h进行一段铝热还原；
3、在温度1100℃条件下蒸馏2h，降温后还原炉内剩余金属为TiAl3合金，其XRD物相分析结果示于图6。
实施例4
方法同实施例2，不同点在于以100克含钛1.86%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂制取TiAl3合金：
1、根据制备的产品为TiAl3（式（3）中x=3），全部物料的配制比例所依据的反应式为：
12Na2TiF6 + 52Al= 12TiAl3 + 3Na3AlF6 + 3Na5Al3F14 + 4AlF3 （11）
和Ti+3Al=TiAl3 （12）；
根据反应方程式（11）和（12）计算可以得出，此实施例的实际配料为168.89克Na2TiF6，配以100克含钛1.86%（wt%）的铝钛合金粉。
2、在氩气气氛条件下加热至1100℃，保温2h进行一段铝热还原；
3、在温度1100℃条件下蒸馏2h，降温后还原炉内剩余金属为TiAl3合金，其合金产物XRD分析结果同实施例3。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于以100克含钛3.2%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂制取TiAl合金：
1、根据制备的产品为TiAl（式（1）中x=1），全部物料的配制比例所依据的反应式为：
3Na2TiF6 + 2NaF + 7Al= 3TiAl + Na3AlF6 + Na5Al3F14 （13）
和Ti+Al=TiAl （14）；
根据化学反应式（13）和（14）可以算出，还原剂100克铝钛合金粉中含Ti 3.2克，折合成TiAl 为5克，参与还原反应的Al粉为95克，反应所需Na2TiF6为313.65克，所需添加NaF质量为42.22克。
因此本实施例的实际配料为313.65克Na2TiF6，配以NaF 42.22克，及100克含钛3.2%（wt%）的铝钛合金粉；
2、在氩气气氛条件下加热至1100℃，保温2h进行一段铝热还原；
3、在温度1100℃条件下蒸馏2h，降温后还原炉内剩余金属为TiAl合金，其XRD物相分析结果示于图7。
实施例6
方法同实施例2，不同点在于以100克含钛3.2%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂制取TiAl合金：
1、根据制备的产品为TiAl（式（3）中x=1），全部物料的配制比例所依据的反应式为：：
12Na2TiF6 + 28Al= 12TiAl + 3Na3AlF6+ 3Na5Al3F14+ 4AlF3 （15）
和Ti+Al=TiAl （16）；
根据反应方程式（15）和（16）计算可以得出，本实施例的实际配料为313.65克Na2TiF6，配以100克含钛3.2%（wt%）的铝钛合金粉。
2、在氩气气氛条件下加热至1100℃，保温2h进行一段铝热还原；
3、在温度1100℃条件下蒸馏2h，降温后还原炉内剩余金属为TiAl合金，其合金产物XRD分析结果同实施例5。
实施例7
方法同实施例1，不同点在于以100克含钛3%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂制取纯钛：
1、根据制备的产品为Ti（式（1）中x=0），全部物料的配制比例所依据的反应式为：
3Na2TiF6 + 2NaF + 4Al= 3Ti + Na3AlF6 + Na5Al3F14 （17）；
根据化学反应式（17）可以算出，还原剂100克铝钛合金粉中含Ti 3克，参与还原反应的Al粉则为97克，反应所需Na2TiF6为560.44克，所需添加NaF质量为75.44克；
因此本实施例的实际配料为560.44克Na2TiF6，配以NaF 75.44克，及100克含钛3%（wt%）的铝钛合金粉；
2、在氩气气氛条件下加热至1100℃，保温2h进行一段铝热还原；
3、在温度1100℃条件下蒸馏2h，降温后还原炉内剩余金属为金属Ti，其XRD物相分析结果示于图8。
实施例8
方法同实施例2，不同点在于以100克含钛3%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂制取纯钛：
1、根据制备的产品为Ti（式（3）中x=0），全部物料的配制比例所依据的反应式为：
12Na2TiF6 + 16Al= 12Ti + 3Na3AlF6+ 3Na5Al3F14+ 4AlF3 （18）；
根据化学反应式（18）可以算出，本实施例的实际配料为560.44克Na2TiF6，配以含钛3%（wt%）的铝钛合金粉100克即可；
2、在氩气气氛条件下加热至1100℃，保温2h进行一段铝热还原；
3、在温度1100℃条件下蒸馏2h，降温后还原炉内剩余金属为金属Ti，其XRD分析结果同实施例7。
实施例9
方法同实施例1，不同点在于以100克含钛2.13%（wt%）的铝钛合金粉为还原剂制取含钛为42.55%（wt%）的钛铝合金：
1、因为含钛42.55%（wt%）的钛铝合金与式（1）中x=2.4时的产物TiAl2.4合金等同，因此，本实施例全部物料的配制比例所依据的反应式应为：
3Na2TiF6 + 2NaF + 11.2Al= 3TiAl2.4+ Na3AlF6 + Na5Al3F14（19）
和Ti+2.4Al=TiAl2.4 （20）；
根据化学反应式（19）和（20）可以算出，还原剂100克铝钛合金粉中含Ti 2.13克，折合成TiAl2.4 为5克，参与还原反应的Al粉为95克，反应所需Na2TiF6为196.03克，所需添加NaF质量为26.39克。
因此本实施例的实际配料为196.03克Na2TiF6，配以NaF 26.39克，及100克含钛2.13%（wt%）的铝钛合金粉；
2、在氩气气氛条件下加热至1100℃，保温2h进行一段铝热还原；
3、在温度1100℃条件下蒸馏2h，降温后还原炉内剩余金属为金属TiAl2.4，其XRF分析结果如表1所示。
表1
化学成分 Al Ti Ca Si Fe
质量百分比（%） 57.4963 42.0368 0.0537 0.0152 0.0044
实施例10
以实施例7中，第一段铝热还原蒸馏出来的含钛冰晶石为原料，以铝粉为还原剂，进行真空还原制取无钛冰晶石和铝钛合金；
1、将427.78克钛冰晶石取出后磨细至粒度-1.0mm，其中含钛12.84克，以100克铝粉为还原剂，将磨细的含钛冰晶石铝粉混合均匀后压制成团。将团块料放入真空还原炉中，并抽真空至10Pa以下后，通入氩气至常压，在氩气气氛条件下加热至1200℃，保温2h进行第二段铝热还原；
2、将还原炉内的物料降至常温后，将产物从炉内取出并进行分离，得到白色的无钛冰晶石和铝钛合金，其理论生成量分别为414.94克和112.84克；所得铝钛合金可用于下一次第一段真空铝热还原制备金属钛的过程作为还原剂，以此循环。白色的无钛冰晶石的XRD物相分析结果示于图9，其XRF成分分析结果列于表2；
表2
化学成分 F Na Al Mg Ca Si Fe K Ti
质量百分比（%） 59.8487 22.7601 16.6017 0.7133 0.0254 0.0177 0.0058 0.0043 ＜0.001
根据表2可知，本发明实施例10中生产的冰晶石完全符合国家标准GB/T 4291―1999《冰晶石》，可直接应用于铝电解工业生产中。铝钛合金产物上层为低钛的钛铝合金部分，下层为高钛的钛铝合金，其SEM图像及能谱分析结果分别示于图10和图11。
实施例1~9中第一段铝热还原所得含钛冰晶石均可以实施例10所示方法进行进一步处理，采用铝粉对其进行第二段真空铝热还原，所得白色无钛冰晶石作为原料应用于铝电解工业，而铝钛合金全部返回至下一次第一段铝热还原过程中作为还原剂。

Claims (3)

1.一种两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）以氟化钠和氟钛酸钠为原料，以第二段铝热还原生成的铝钛合金粉为还原剂；全部物料的配制比例所依据的反应式为：
3Na2TiF6 + 2NaF + (3x+4)Al= 3TiAlx+ Na3AlF6 + Na5Al3F14 （1）
和Ti+xAl=TiAlx （2），
其中x=0~10；
（2）将原料和还原剂混合均匀后压制成团，然后放入真空还原炉中，在真空条件下或氩气气氛下加热至900~1300℃，进行第一段铝热还原和真空蒸馏；蒸馏出的产物凝结在真空还原炉低温端的结晶器上，其主要成分为Na3AlF6、Na5Al3F14、AlF3和钛的低价氟化物的混合物；还原炉内剩余产物为TiAlx；
（3）将含钛冰晶石取出后磨细至粒度-1.0mm，以铝粉为还原剂，将磨细的含钛冰晶石与铝粉混合均匀后压制成团块料，铝粉的配入量遵循使第二段铝热还原生成的Al-Ti合金的熔点小于等于第二段铝热还原温度；将团块料放入还原炉中，在氩气气氛条件下加热至900~1300℃，保温0.5~2h进行第二段铝热还原；
待还原结束且炉体降至常温后，得到的产物其上部为白色的无钛冰晶石，底部为铝钛合金；底部的铝钛合金中，其上部为含钛量很低的低钛的铝钛合金，称之为低钛的铝钛合金；下部为含钛量相对较高的铝钛合金，称之为高钛的铝钛合金；
（4）采用机械分割或感应炉重熔倾倒的方法，将低钛的铝钛合金和高钛的铝钛合金分割或分开，将分割或分开出来低钛的铝钛合金制成粉作为第一段铝热还原的还原剂；或将第二段铝热还原产生的铝钛合金重熔后制成粉，返回到第一段铝热还原中作为还原剂使用；
其中当第一次进行第一段铝热还原时，采用的是金属铝粉作为还原剂；还原剂的用量配制比例依据步骤（1）中的反应式。
2.一种两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）以氟钛酸钠为原料，以第二段铝热还原生成的铝钛合金粉为还原剂；全部物料的配制比例所依据的反应式为：
12Na2TiF6 + (12x+16)Al= 12TiAlx + 3Na3AlF6+ 3Na5Al3F14+ 4AlF3 （3）
和Ti+xAl=TiAlx （4），
其中x=0~10；
（2）将原料和还原剂混合均匀后压制成团，然后放入真空还原炉中，在真空条件下或氩气气氛下加热至900~1300℃，进行第一段铝热还原和真空蒸馏；蒸馏出的产物凝结在真空还原炉低温端的结晶器上，其主要成分为Na3AlF6、Na5Al3F14、AlF3和钛的低价氟化物的混合物；还原炉内剩余产物为TiAlx；
（3）将含钛冰晶石取出后磨细至粒度-1.0mm，以铝粉为还原剂，将磨细的含钛冰晶石与铝粉混合均匀后压制成团块料，铝粉的配入量遵循使第二段铝热还原生成的Al-Ti合金的熔点小于等于第二段铝热还原温度；将团块料放入还原炉中，在氩气气氛条件下加热至900~1300℃，保温0.5~2h进行第二段铝热还原；
待还原结束且炉体降至常温后，得到的产物其上部为白色的无钛冰晶石，底部为铝钛合金；底部的铝钛合金中，其上部为含钛量很低的低钛的铝钛合金，称之为低钛的铝钛合金；下部为含钛量相对较高的铝钛合金，称之为高钛的铝钛合金；
（4）采用机械分割或感应炉重熔倾倒的方法，将低钛的铝钛合金和高钛的铝钛合金分割或分开，将分割或分开出来低钛的铝钛合金制成粉作为第一段铝热还原的还原剂；或将第二段铝热还原产生的铝钛合金重熔后制成粉，返回到第一段铝热还原中作为还原剂使用；
其中当第一次进行第一段铝热还原时，采用的是金属铝粉作为还原剂；还原剂的用量配制比例依据步骤（1）中的反应式。
3.根据权利要求1或2所述的一种两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法，其特征在于所述的真空蒸馏是指：将还原炉抽真空至10Pa以下，在温度900~1300℃条件下蒸馏1h以上。
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