金属钛被称为“国防金属”，在国防装备、航空航天领域中的应用占钛金属产量的80%以上；民用领域钛的应用主要集中在医学领域，被称为“生物金属”。不同于一般金属，金属钛的冶炼技术复杂，成本较高，若能在技术上有所突破，降低金属钛的生产成本，金属钛在民用领域的应用前景将十分可观。本书以作为颜料的钛白和钛金属冶炼为例，系统介绍了金属钛从选矿到冶炼，再到回收的全生命周期，具体包括钛的选矿，钛矿富集工艺与原理，中间产物TiO2、TiCl4等的提纯和冶炼，金属钛的提纯和冶炼（包括目前国际上已报道的化学法工艺、电化学法工艺）与原理、金属钛的回收等。
本书可供冶金工程、金属材料等领域的研究人员、工程技术人员，以及电化学反应工程、冶金工程等相关专业的本科生、研究生参考阅读。

第1章 绪论001
参考文献006

第2章 钛与钛的化合物007
2.1 钛元素的诞生008
2.1.1 He 原子的形成008
2.1.2 Ti 原子的形成009
2.2 钛的发现010
2.2.1 第二次世界大战前——萌芽阶段010
2.2.2 1945～1990 年——迅速发展腾飞阶段012
2.2.3 1990 年以后——稳定阶段015
2.3 钛及其重要化合物018
2.3.1 钛018
2.3.2 钛的一般化学性质022
2.3.3 钛的氧化物024
2.3.4 钛的卤化物028
2.3.5 钛的其他化合物030
2.4 钛的应用031
参考文献035

第3章 钛的选矿037
3.1 钛矿038
3.1.1 原生矿与次生矿040
3.1.2 钛矿分布042
3.2 采矿044
3.3 选矿045
3.3.1 重选法原理与工艺046
3.3.2 摇床048
3.3.3 分级050
3.3.4 磁选技术051
3.3.5 电选技术052
3.3.6 浮选技术053
参考文献056

第4章 钛铁矿富集057
4.1 预氧化/预还原处理058
4.2 钛铁矿富集工艺059
4.2.1 电炉熔炼法060
4.2.2 酸浸法063
4.2.3 还原锈蚀法068
4.2.4 选择氯化法068
4.2.5 三氯化铁浸出工艺070
参考文献072

第5章 TiCl4 与钛白生产073
5.1 热力学分析074
5.1.1 直接氯化反应074
5.1.2 碳氯化反应075
5.2 流态化碳氯化077
5.3 熔融盐碳氯化079
5.4 竖炉碳氯化080
5.5 精制工艺081
5.5.1 蒸馏除钒083
5.5.2 铜粉除钒083
5.5.3 铝粉除钒084
5.5.4 硫化氢除钒084
5.5.5 有机物除钒085
5.6 钛白生产087
5.6.1 氯化工艺088
5.6.2 硫酸工艺089
参考文献091

第6章 化学法生产技术093
6.1 化学法概述094
6.2 基本热力学原理095
6.3 Hunter 工艺100
6.3.1 Hunter 工艺简介100
6.3.2 水洗/酸洗105
6.3.3 真空干燥105
6.3.4 Hunter 工艺制钛粉与钛合金106
6.3.5 NaCl 电解107
6.4 Kroll 工艺108
6.4.1 Kroll 工艺流程108
6.4.2 Kroll 工艺反应机理112
6.4.3 海绵钛成品115
6.4.4 主要杂质116
6.4.5 MgCl2 电解119
6.4.6 印度Kroll 工艺现状119
6.5 真空蒸馏120
6.6 其他化学工艺124
6.7 以TiO2 为原料的化学工艺129
6.7.1 钙蒸气还原129
6.7.2 金属氢化物还原130
6.7.3 镧热还原132
6.7.4 熔融盐钙热还原133
6.7.5 SHS 工艺134
6.7.6 碘化物工艺135
参考文献136

第7章 电化学法生产技术139
7.1 熔融盐电化学基本原理140
7.1.1 TiO2 的阴极过程146
7.1.2 含钛物质的阳极过程151
7.1.3 碳污染152
7.1.4 惰性阳极154
7.1.5 电极相对位置的影响155
7.1.6 热力学分析157
7.2 FFC 工艺158
7.3 USTB 工艺166
7.4 OS 工艺171
7.5 衍生OS 工艺177
7.5.1 硫化物原料177
7.5.2 熔融盐隔离式设计178
7.6 其他电化学工艺179
参考文献183

第8章 回收与除氧技术187
8.1 钛回收188
8.1.1 海绵钛污染部分的回收188
8.1.2 机加工损失部分的回收188
8.1.3 回收处理工艺189
8.2 除氧的必要性190
8.3 除氧机理191
8.3.1 固态电传输除氧191
8.3.2 金属/金属氧化物平衡除氧191
8.3.3 金属-金属卤化物流体除氧192
8.3.4 金属-金属卤化物-稀土卤化物除氧192
8.3.5 电化学除氧192
8.3.6 化学-电化学联合除氧193
8.4 化学法除氧技术193
8.5 电化学法除氧技术196
参考文献197

金属钛具有出色的力学性能、抗腐蚀性能和韧性。在结构材料中，钛被称为铁、铝之后的“第三金属”；在医学领域，因为良好的生物相容性，钛被称为“生物金属”“医用金属”；因被广泛地应用于航空航天、军事装备领域，钛又被称为“国防金属”。
二战结束后，因在航空航天、军事装备领域的巨大应用潜力，钛冶炼工业获得迅猛发展，在很大程度上决定了各国军事装备的领先程度。冷战结束后的大约十年时间，钛冶炼工业处于产能过剩、停滞不前的状况。但是进入21世纪后，钛冶炼工业重新获得生机，尤其是高质量金属钛的冶炼，在重质量不重数量的竞争背景下，变得更加重要。
由于特殊的应用领域，金属钛的冶炼工艺很多处于保密状态。本书详细总结了过去数十年间各国金属钛的研发与工业化工艺的研究进展和成果，以期给我国钛冶炼工业发展提供借鉴，加快我国高质量金属钛冶炼技术的进步。
本书详细介绍了金属钛的冶炼工艺以及相应的科学原理，包括认为已经过时的Hunter工艺，正在广为应用的Kroll工艺，以及其他正在研究的具有实用化可能的多种化学和电化学工艺。
全书共分为8章，逻辑上按照金属冶炼的流程安排。第1章绪论，扼要介绍金属钛冶炼现状。第2章扼要介绍金属钛冶炼中涉及的主要物质的化学与物理特性。第3章到第8章按照“采矿-选矿-中间体生产-冶炼金属（化学法和电化学法）-回收”的金属冶炼（回收）流程安排。其中，第1章、第6章~第8章，由徐艳辉老师撰写；
第2章和第3章，由庞越鹏老师撰写；第4章和第5章，由郑时有老师撰写。全书统稿工作由徐艳辉老师负责。
感谢苏州大学钢铁学院侯栋、夏志新、宋滨娜、屈天鹏、陈卓尔等老师在本书写作过程中给予的帮助。
仓促成书，难免存在不足之处，敬请学术界和工业界同行批评指正，也期盼本书能为国家金属钛冶炼工业的发展贡献绵薄之力。
本书著者之一徐艳辉，谨以此书致敬始终给予自己坚定支持与温暖陪伴的家人：夫人鞠华博士，长女徐鞠霄萌，次女徐鞠涵钰。

著者
2026年元月