海绵钛生产工艺及其新进展.pdf

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第32卷第2期
稀有金属与硬质合金
Vol 32 No. 2
2004年6月
Rare Metals and Cemented Carbides
Jum.2004
专题论述?
海绵钛生产工艺及其新进展
欧阳全胜,赵中伟,祝永红
(1.中南大学治金科学与工程学院,湖南长沙410083
2.遵义钛业有限责任公司,贵州遵义S63004
摘要:对生产海绵铁的几种工艺方法进行了评述,重点介绍了Kol法生产工艺和RC工艺及其研究新进展,并对
我国海绵钛的生产及其工艺前景进行了展望。
关键词:海绵钛;生产工艺;Knl法;电解法;FFC工艺
中图分类号:T823
文献标识码;A
文章编号:1004-05356(2004)02-0047-06
Production Processes and the New Development of Titanium Sponge
OUYANG Quan-sheng, ZHAO Zhong-weill, ZU Yong-hong
( 1. School of Metallurgical Science&Engineering, entral South University, Changsha 410083, China
2. Zunyititanium Co, Lid, Zunyi 563004, China
Abstract This paper review the ruction ess of ii sne sin on e latest development of Kroll Po
cess and the FFC Cambri e Process And the paper has forecasted hina s titanium songe production and its echnolo-
gies in the future
Keywords tiani p e uction p e Koll Pres electrolysis process; FFC Cambridge Process
钛在高温下的化学性质极其活泼,不易被提取。随着采用 Hunter法生产海绵钛的美国RM(活性金
直至1940年 William J Kroll发明了生产海绵钛的属工业公司)以及英国狄赛德钛公司于1992年
Krl法(镁热还原法),オ开创了工业化生产金属钛1993年关闭,现在全球仅有中国、日本、美国、俄罗
的新纪元。
斯、哈萨克斯坦和鸟克兰六个国家生产海绵钛,且生
目前,生产上仍沿用“钛矿物→海绵钕→钛材/产工艺全部采用Kmol法。
钛合金”的工艺流程。显然,海绵钛生产工艺的优劣
目前,国内仅有遵义钛厂和抚顺钛厂两家海绵
直接影响着最终钛的应用。所以,世界各国一直致钛生产企业。遵义钛厂是国内最大的、也是唯一的
力于海绵钛生产工艺的探索,力争缩短流程,降低成全流程海绵钛生产企业,产能为3000vVa,当前正在
本。近年来,国内外在海绵钛生产领域取得了许多进行5000ca海绵钛示范工程的扩建,预计2005年
新成果。及时归纳总结这些新理论、新技术,对进一可达6000a。可以说,该厂的生产工艺水平代表
步推动钛工业的发展具有重要意义。
了目前中国海绵钛生产的总体水平。所以,国内对
1海绵钛的生产工艺
这一工艺的研究进展也主要体现在该厂。
1Krol法
迄今为止,在众多的海绵钛生产方法中,真正实
该法是采用“钛矿物(金红石,钛渣,或钛铁矿→
现工业化的只有Kl法和 Funter法(钠热还原法)。钛渣)→粗四氯化钛→精四氯化钛→海绵钛”的工艺
收日期:2003-11-06
作者筒介:欧阳全胜(1968-),男,硕士研究生,工程师,曾在遵义钛业有限责任公同从事钛、镁治炼工作10余年,现研究方向为稀有金属治金
材料化学、功能材料等。
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稀有金属与硬质合金
第32卷
路线。该工艺的优点是:产品质量可得到保证,产品D3000m和D1900m的有筛板沸腾氯化炉处理
有竞争力,“三废”排放较少等。
含TO293%~9%%天然/人造金红石。SIC产四氯
1.1钛渣的生产
化钛约140t/(炉?日)
生产钛渣的原理为:在1600~1900℃的高温
在美国, Rimet(钛金属公司)用D3000mm的无
下,钛铁矿在电弧炉内以石油焦或无烟煤为还原剂筛板沸腾氯化炉处理含TO293%~96%的天然/人
进行选择性还原,得钛渣和副产品生铁,二者通过密造金红石。 Oremet- Wah Chang(俄勒网一华昌,AT
度差不同而分离,钛富集于渣中。
的一部分)则无氯化部分,所需四氯化钛外购。
在钛渣生产中,国外多用大型的密闭式电弧炉
国内氯化生产情况:
最小功率在12000V?A以上山。日本以天然/人
遵义钛厂使用D1200nm、D800mm的有筛板
造金红石、或外购高品位钬渣为原料,美国则以天然沸腾氯化炉处理含TO288%~92%的高钛渣;抚顺
金红石为原料,它们不存在钛渣熔炼工序。俄罗斯钛厂和天津化エ厂分别使用D1000和D1200无筛
Avisnal(阿维斯玛,原别列兹尼基)钛镁联合企业采板沸腾氯化炉处理含TO292%~95%的高钛渣;锦
用密闭式电弧炉,功率为16500kVA。该企业使用州铁合金厂则使用熔盐氯化炉处理含TO288%~
两段连续还原法熔炼钛渣,工艺特点是:配制好的团90%的高钛渣
块料在回转窑内对钛精矿中的铁氧化物进行固相还
当前,沸腾氯化技术正继续向设备大型化、操作
原后,将热熟料连绫加入密闭电弧炉进行粢还原熔自动化的方向发展。为此,遵义钛厂于2001年进行
炼得钛渣?。
了D2400tm无筛板流态化床冷模式验。该试验
国内遵义钛厂采用敞口式电弧炉进行钛渣熔的特点在于:采用同尺寸的无筛板沸腾氯化炉冷模
炼,功率仅6500kV?A;抚顺钛厂没有此工序。
原料为人造金红石;使用空气作流态化介质。试验
中国和独联体采用电弧炉熔炼生产高钛渣的方研究了静料层高度、操作气速及炉底上、中、下部的
法适合其本国钛资源的特点。
气流分布比例、开孔率等因素对流化质量的影响,取
钛铁矿的电弧炉熔炼是一种较成熟的工艺,努得了试验条件下的最佳技术参数
力的方向主要是降低电耗及设备的大型化、密闭化
王向东等认为],遵义钛厂进行的冷模试验不
等方面。
是简单地将现有D1200m的沸腾氯化炉扩大,其
1.1.2粗四氯化钛的生产
关键是在现有的技术基础上,通过对沸腾氯化炉内
该工序是将钛渣、或天然/人造金红石与石油焦温度场和氯气分布的模拟研究,研制出D2000m
混合,与氯气反应生成四氯化钛的过程。有三种氯~D3000m无筛板沸腾氯化炉
化方式:竖式电炉氯化、熔盐氯化和沸腾氯化。其
此前于1981~1985年,该厂进行过D600mn无
中,沸腾氯化是世界先进的氯化技术,它以生产效率筛板沸腾氯化工业性试验和试生产,1990年也进行
高、产能大、易实现连续生产等优点被世界上大多数过D1200rmm的无筛板沸腾氯化工业性试验。所
生产国家认同和采用。日本、美国和中国主要采用用氯化原料为礬枝花钛精矿(简称“矿”)熔炼的高
沸腾氯化;独联体则主要采