乌克兰国立钛研究设计院的钛生产设备及工艺.pdf

加 i 设备 乌 克 兰 国立 钛 研 究设 计 院 的 钛 生产 设 备 及 工 艺 1 钛 渣 生产 设 备 和工 艺 使用 电弧 矿热 炉还 原熔 炼 钛铁 矿精 矿 。 熔炼产品为钛渣及含有多种元素、碳含量在 2 ． 5 ％以下的低 合金 化 金属 。生产 过 程 中不 产生废料 。 采 用该工艺可获得 以硫酸法 生产颜料二 氧化 钛需要 的钛渣 Ti 0 2 含 量不小于 7 6 ％ 和 以氯化法生产 四氯化 钛用的高钛渣 Ti 0 2 含量为 8 8 ％～9 2 ％ ；可使钛铁矿中的主要 元素铁转化 为低合 金化商品金属 ，以用 作黑色冶金 的中间合金 ，或作为生产 优质铸 铁及钢材 的原 料 ；能处理钛渣氯化废料 以及 可再生 的非标 准钛金属废料 。 这种 矿热炉设 计技术方案新颖 炉子 内 径与熔池深度比例合理；炉顶结构独特；炉 子元件 和烟道装有蒸发冷却 系统 ；配有废气 排放 与净化达标系统 。炉 子效 率高 、单位能 耗低、结构可靠、废热利用充分 、生产过程 无爆炸危险 、生态干净 。炉料加 入与计量实 现全机械化 ，熔炼过程 实现 自动化 。 该矿热炉技术特性 为 炉子类 型 圆形 密封炉 ；炉顶结构 平 的组合 式 的 、带 有水 套 ；功 率 为 5 0 0 0 ／ k V A和 1 4 0 0 0 ／ k V A；电极 数量 为 3 ；电极 直 径为 5 0 0 ram 和 6 1 0 ram；流 口数 量 为 1 ；功 率为 5 0 0 0 k V A炉子 外径为 6 5 0 0 ram；功 率 1 4 0 0 0 k V A炉 子 外径 1 0 8 5 0 mm；炉 衬 为复 合炉衬 镁砖 、黏土砖 。 2 生产 四氯化钛 用氧化钛原料的加碳 氯化 工 艺 和设 备 工艺特点 在熔 融碱金属氯化物 中对钛 2 8稀有金属快报 2 0 0 3 年第 1 2 期 铁 矿型氧化钛原料进行加碳 氯化 。可处理钛 渣、人造金红石及天然金红石、锐钛矿或这 些矿石的 昆 合料 。可使用蒸发氯气或氯含量 达 7 0 ％ 体积 比的氯气进行氯化 。 工艺优点使用宽范围粒度组成的粉状 钛氧化 物原料 ；利用氧化钙 、氧化镁 和其他 碱 土金属 及稀土金属含量较 高的钛氧化物原 料 ；碳还原剂消耗量少 ；废气排放少；废气 中碳氧化物及二氯氧化碳含量低。 熔 盐氯化装置生产效 率为 8 0 t ／ d ～1 5 0 t ／ d 以四氯化钛计 ；钛元素进入 四氯化 钛的 比例为 9 2 ％～9 6 ％；以原料中杂质 总含量 的 1 ％计算 ，每生产 1 t 四氯化钛产生2 0 k g ～ 2 5 k g固体废料 。 3 四氯化钛深度提纯工艺和设备 使用 三级串联精馏塔 以化 学还 原提纯工 艺 除钒。采用细铝粉化学 提纯 。四氯化钛化 学 除钒 与精馏 过程 同时进行 ；四氯 化钛深度 提纯 ，可获得优质海绵钛 、颜料二氧化钛和 其他产 品 ；得到 的高钒工业 产品适合于生产 五氧化二钒或钒 的氧三氯 化物 VOC 1 3 。 4 海绵钛生产设 备 采用镁热工 艺还原 四氯化钛 ，还原温 度 8 O O * 2 ～9 0 0 * 2 、工作 压力 5 MP a ～3 0 MP a ． 随后 在 9 6 0 ℃ ～ 1 0 2 0 “ 2真空 分 离反 应 物 料 。 设 备加入液态镁 和排放 氯化镁 的过程实 现机 械化 。加入 四氯化钛及保温保 压过程是 自动 化 的 。 设备 的特点是还原反 应器 的密封盖子结 构独 特 ，带有抽真空 、加 入液态镁 及 四氯化 钛 用的管道接 口，可在 真空分离过 程 中反 复 维普资讯 加 i设备 装卸，不必冷却反应器 ，冷凝器冷却系统具 有特殊结构 。 海绵 钛 周 期 生 产 率 达 5 t ；从 四氯 化钛 到 商 品 海 绵 钛 的 钛 金 属 收 得 率 不 小 于 9 9 ． 5 ％； 大 部 分 商 品 海 绵 钛 硬 度 为 9 0 0 MP a ；冷凝器冷却过程迅速，在分离过 程的不 同阶段可通过调整 冷凝 器 的冷却 ，使 未蒸发的冷凝物形成致密的层状物；通过降 低能耗、延长反应器使用寿命、降低劳动费 用 ，使海绵钛 生产成本下 降 1 0 ％～ 1 2 ％； 减少安装拆卸 及维修工序 。 5 硬 度小于 9 0 0 a的优质海绵钛生 产 工艺 在 海 绵 钛 各 生产 工 序 实施 综 合 工 艺 方 案，获得的镁还原剂和四氯化钛纯度高 ，可 在密封 条件 下 向反 应 器 中加 入镁 及 四氯化 钛 ；在生 产过 程 中原 始 反 应 剂计 量 非 常精 确、物流控制很准确；作为保护气体使用的 氩气需要补充净化 ；工作 时设备漏气率很 低；在还原及真空分离过程中可 自动保持最 佳温度和压力；采用最佳工艺对商品海绵钛 进行 破碎 、分级与配 比批 次 ；在各生产环节 对海绵钛质量实施高水平控制；不合格的料 块不会混入商品海绵钛 。 商品海绵钛粒度为 2 m m--7 0 m m。可根 据用户要求筛分不同的中间粒度。海绵钛杂 质 质 量 ％不 大于 铁 0 ． 0 5；氧 0． 0 3 5 ； 氮 0 ． 0 1 5 ；碳 0． 0 1 0 ；硅 0． 0 0 5 ；氯 0 ． 0 8 。 乌克兰钛研究设计院与中国下列单位建 立有合作关系抚顺铝厂、承德钛 白粉厂、 民和镁厂、宝山钢铁公司、大石桥镁厂、太 原钢铁 公司、武汉钢铁公司、邯郸钢铁公 司、D E S MA G高技术公司、鞍 山国际贸易 公司、贵阳铝镁研究设计 院、NI S G O L t d 、 沈 阳铝镁设计 院等 。 宁兴龙 美 国 ATI 公 司研 制 出新 型 钛 合 金 美国A l l e g h e n y 技术公司 A T I 研制出新的A T I 4 2 5 钛合金 ，这种新合金可替代 目前普 遍使用的高强钛合金 ，其强度相当于 Ti 一6 Al 一4 V，通过冷、热加工成各种产品如薄厚板、 线 、带 、精轧带 材 、无缝管及铸 件等 。这 种新 合金是 A TI 公 司新 品开发 的结果 ，因公 司意 识到市场上非常需要性能优 良的高强度、质量轻的材料 ，故积极开发新型钛合金 ，且可进行 冷、热加工生产出满足最终用户要求的产品。A T I 4 2 5 钛合金 已由 A T I 申请了专利 ，主要用 于航空、国防工业，医疗和休闲用品中。另外 ，新合金在盐水中具有一定的耐蚀性 类似于 Ti ～6 Al 一4 V ， 使其成 为深海 应用的侯选材料 。与 T卜 6 Al 一4 V相 比， 该 合金 易加 工 ， 退 火态 A T I 4 2 5 钛板具有良好 的断裂韧性 ， 冷轧和退火后的钛薄板可弯至其厚度的 2 ． 5倍，还可进行 热处理 、固溶处理和 时效处理 以达到更高 的强度 ，而且 ，该合金可用于 焊接 ，经退火后 的焊 件延展性更好 。今后 ，公司计划进一步开发 A TI 4 2 5钛合金产品的多种用途。 ATI 公司是美 国一大型特种 材料 生产公 司，员 工将 近 9 6 0 0人 ，主要 面 向特种 材料 市场 开发 ，并研制 高附加 值产 品包 括镍 基 、钴 基合 金 、超 合金 、钛及 钛 合金 、特 种钢 、超不 锈 钢、锆 、铪 、铌钨等难熔金属及带材等，另外还生产不锈钢薄厚板、硅钢和工具钢锻件 、铸 件等特种材料产 品 。 f 高檄 、 稀有金属快报 2 0 0 3 年第 1 2 期2 9 维普资讯