国内海绵钛生产技术及改进方向探讨
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
我国海绵钛生产,依靠国内力量逐渐实现技术进步,从固定床氯化到沸腾氯化,从填料塔精馏到浮阀塔精馏,从还原蒸馏分离到还原蒸馏联合镁电解从有隔板到大型无隔板,以及实现了镁氯的闭路循环等。
生产规模从百吨级到千吨级,直至达到5000吨经济规模。
但与国外先进水平比较,还存在较大差距。
主要表现在技术经济指标、三废治理、设备配套水平和自动控制等方面。
要扩大规模,实现现代化生产,需要针对目前存在的问题,对现有工艺技术和设备进行改进研究,主要研究方向和课题如下:
⒈高品位富钛料的制造技术西方国家使用高品位天然金红石和
人造金红石为原料生产海绵钛。
我国缺乏高品位的天然金红石资源和没有品位人造金红石生产,生产海绵钛是以含Ti02相当量92%左右的高钛渣为原料。
高钛渣是采用小型敞口电炉生产的,工厂规模小,技术和设备也很落后,因为要使用沥青为粘结剂,环境污染严重。
严格来讲,这些高钛渣小厂是属于国家政策该淘汰的高能耗高污染的小电炉。
生产含TiO292%的高钛渣的技术改进相当困难,国外也没有相关的技术。
国外的大型密闭电炉只能生产含TiO285%左右的钛渣。
独联体国家的半密闭式电炉也只能生产90%左右的钛渣,而且必须以优质钛铁矿为原料,如果以我国的钛铁矿为原料只能生产85~87%的钛渣。
与96%的天然金红石(杂质4%)和92~94%的人造金红石(杂质6~8%)比较,92%的高钛渣(杂质11%)已是一种“粗粮”。
所以,工厂不希望使用品位比92%高钛渣更低的原料。
而解决高品位原料问题可供水
选择的途径有二:其一就是建设大型化高品位富钛料工厂;其二就是从澳大利亚进口高品位人造金红石。
⒉沸腾氯化炉的大型化技术的进一步研究:
我国海绵钛生产大型化过程,遇到的最大困难是四氯化钛的制造技术;所以今后应把沸腾氯化炉的大型化、氯化技术水平的提高(包括提高钛的氯化率、氯的利用率、氯化炉产能、降低尾气氯含量、提高四氯化钛回收率等)是今后研究工作的重点之一。
⒊四氯化钛除钒新工艺目前工业生产中:
有铜丝、矿物油和铝粉三种除钒方法。
其中,铜丝除钒效果好,可获得高质量的四氯化钛,但是间歇操作,铜丝失效后的洗涤再生操作劳动强度大,操作环境差,铜耗高,除钒成本高,仅适合小规模生产中应用。
矿物除钒成本低但需要采用特殊的加热方法,生产体积庞大的残渣液,残渣易在加热壁上结疤,除钒后的四氯化钛中含有少量有机物不易分离除去,较适用于氯化法生产钛白。
铝粉除钒的残渣量少,不易结疤,容易从残渣回收钒,除钒成本低,是一种适合用于海绵钛生产的除钒方法。
铝粉除钒已在独联体国家海绵钛生产中成功使用多年,北京有研究院等单位已成功地完成了小型试验研究,说明铝粉除钒是可行的工艺技术。
但独联体国家使用的这种超细活性铝粉价格昂贵,并具有可爆性,需要研究改进。
⒋大型镁还原蒸馏联合法提高产品海绵化率;
大型还原蒸馏联合法生产海绵钛,由于反应器容量的扩大,还原反应产生的热量不能有效地输出,造局部高温,导致部分产品致密化;同时也妨碍加料速度的提高,使生产周期增加,设备产能降低。
因此,有必要进一步研究改进大型联合法的工艺和设备,以增加设备产能和提高产品的海绵化率。
⒌大型无隔板槽镁电解降低电耗:
过去海绵钛生产中,镁电解技术一起比较落后,自使用110KA无隔板槽镁电解工艺后,技术水平和技术经济指标明显好转。
但在引进消化过程中,对这项技术中的一些技术诀窍还掌握不够,因而电流效率偏低,电耗偏高,需要进一步研究改进。
⒍生产过程的自动控制和管理海绵钛生产过程的自动控制技术:
已有一定的基础,今后应进一步研究从富钛料制备、氯化、精制、还原蒸馏、破碎、分选、包装、镁电解全过程的计算机控制和管理。
研究内容包括被测参数的感应元件、测量仪表、执行机构及计算机控制等,最终实现各工序的控制与主控室的计算机联网,使海绵钛生产管理全面实现自动控制。
⒎制钛新方法的研究成为国际钛业关注热点:
制钛新工艺一直是世界关注的热点研究课题。
近年来,这个世界性难题的研究取得了一些进展,英国剑桥大学和澳大利亚CSIRO先后研究了几种不同的TiO2电解法制钛新工艺,据称制钛成本可降低50%左右。
美、英联合正在进行扩大试验,计划将FFC工艺推向产业化。
如果能用TiO2电解法来制造新型钛合金,例如制造含少量铁的钛合
金,则可以天然金红石或人造金红石为原料,其它合金元素以氧化物形式加入,这样制造的钛合金应会大幅度降低。
通过上述课题研究的完成,我国海绵钛生产技术水平将会大幅度提升,并可为实现万世吨级规模海绵钛生产创造条件。