海绵钛,是钛加工材的原料。一般为浅灰色颗粒,表面清洁,无目视可见的夹杂物,也包括有缺陷的海绵钛块,如过烧的海绵钛块、具有明显的暗黄色和亮黄色的氧化海绵钛块、带有暗黄色和亮黄色痕迹的氧化和富氮的海绵钛块、带有明显氯化物残余的海绵钛块、带有残渣的海绵钛块等。
金属热还原法生产出的海绵状金属钛。纯度%(质量)一般为99.1~99.7。杂质元素%(质量)总量为0.3~0.9,杂质元素氧%(质量)为0.06~0.20,硬度(HB)为100~157,根据纯度的不同分为WHTiO至MHTi4五个等级。为制取工业钛合金的主要原料。 海绵钛生产是钛工业的基础环节,它是钛材、钛粉及其他钛构件的原料。把钛铁矿变成四氯化钛,再放到密封的不锈钢罐中,充以氩气,使它们与金属镁反应,就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的,还必须把它们在电炉中熔化成液体,才能铸成钛锭。
基本知识
金属热还原法生产出的海绵状金属钛。纯度%(质量)一般为99.1~99.7。杂质元素%(质量)总量为0.3~0.9,杂质元素氧%(质量)为0.06~0.20,硬度(HB)为100~157,根据纯度的不同分为WHTiO至MHTi4五个等级。为制取工业钛合金的主要原料。 海绵钛生产是钛工业的基础环节,它是钛材、钛粉及其他钛构件的原料。把钛铁矿变成四氯化钛,再放到密封的不锈钢罐中,充以氩气,使它们与金属镁反应,就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的,还必须把它们在电炉中熔化成液体,才能铸成钛锭
生产工艺
氯化工艺
四氯化钛主要用作生产海绵钛、钛白粉及三氯化钛。其制取方法很多,主要有沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化3 种方法。沸腾氯化是现行生产四氯化钛的主要方法(中国、日本、美国采用),其次是熔盐氯化(独联体国家采用),而竖炉氯化已被淘汰。沸腾氯化一般是以钙镁含量低的高品位富钛料为原料,而熔盐氯化则可使用含高钙镁的原料。
1、沸腾氯化
沸腾氯化是采用细颗粒富钛料与固体碳质(石油焦)还原剂,在高温、氯气流的作用下呈流态化状态进行氯化反应,从而制取四氯化钛的方法。该法具有加速气-固相间传质及传热过程,强化生产的特点。国内外沸腾氯化使用的原料有高钛渣、天然金红石、人造金红石等。我国抚顺钛厂和遵义钛厂新建的沸腾氯化炉直径分别为Φ1.4 m与Φ2.4 m,采用独有的无筛板氯化技术,其中遵义钛厂设计日产粗四氯化钛70 t。
2、熔盐氯化
熔盐氯化是将磨细的钛渣或金红石和石油焦悬浮在熔盐(主要由KCl、NaCl、MgCl2 和CaCl2 组成)介质中,并通入氯气,从而制取四氯化钛的方法。一般也可使用电解镁的废电解质,在973K~1073K 条件下充入氯气,故氯化反应的速度受到熔体的性质、组成,还原剂的种类,原料的性质,氯化温度,氯气浓度及通入速度,熔体高度,配碳量等因素的影响。独联体四氯化钛生产中最佳的熔盐组成如表4 所示。
熔盐氯化法
熔盐氯化法是前苏联20 世纪60 年代研制成功,用以生产四氯化钛的方法,该法不仅适用于前苏联的原料特点(钛渣含CaO+MgO 约6%),其炉子产能达20 t/m2 ~25 t/m2 四氯化钛,熔盐段截面积为6m2。大型熔盐氯化炉日产四氯化钛为120 t~150 t,原为矩形炉,现改为圆形炉,圆形熔盐氯化炉的尺寸为Φ 5.0 m×8.5 m,内径Φ 内为2.76 m,长方形为4.5 m×3.5 m×8.5 m。圆形炉内无死角,炉体强度增大,3 年大修1 次,比矩形炉使用年限延长近1 倍。熔盐氯化可使用多种富钛物料,除了含钙镁的钛渣外,现广泛使用由红钛铁矿(Fe2O3 3TiO2)熔炼的钛渣(TiO2 87%~91%),亦可使用金红石。
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