海绵钛 冶炼

海绵钛冶炼工艺

1.钛冶金的发展史

1791年英国牧师W．格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。1795年德国化学家M．H．克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素，并以希腊神Titans命名之。1910年美国科学家M．A．亨特(Hunter)在抽除了空气的钢弹中，用钠还原高纯TiCl4制取了纯钛。1938年卢森堡科学家W．J．克劳尔(Kroll)用镁还原TiCl4制得了纯钛。从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛，从此达到了工业生产规模。随后，英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产，其中主要的产钛大国为前苏联、日本、美国和中国。

钛是一种新金属，由于它具有一系列优异特性，被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中，它被誉为现代金属。金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出：海绵钛生产规模60年代为60kt/a，70年代为110kt/a，80年代为130kt/a，到1992年已达140kt/a。实际产量1990年达到历史最高水平，为105kt/a。

进入90年代后，由于军用钛量减少和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛，使前几年市场疲软。1995年钛的市场开始回升，主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加，1996年钛的需求量达到一个新的高点。专家预测今后几年内钛的需求量将继续较大幅度增长。目前妨碍钛应用的主要原因是价格贵。可以预料，随着科学技术的进步和钛生产工艺的不断完善、扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本，必然会开拓出更广泛的钛市场。

2010年中国钛工业运行情况

产能：2010年，中国海绵钛和钛加工材的产能继续增加。

根据仍有产量的14家企业的统计：2010年中国海绵钛的产能达到103500t，其中遵义钛厂产能为24000t，占全国产能的23.2%；与2009年相比，增加产能30.0%。

根据23家企业的统计：2010年中国钛锭的产能达到89200t，其中宝钛股份的产能为25000t，占全国的28.0%；与2009年相比，增加了7.6%。

产量：

(1) 海绵钛

2010年，中国有14家企业生产了海绵钛，共生产海绵钛57770t，（见表1），同比增加了41.6%，比以前产量最高的2008年，增加了16.4%。遵义钛厂的产量达到14248t，占全国总产量的24.7%。

(2) 钛锭

根据23家企业的统计，2010年中国共生产钛锭46262t，同比增加12.4%。其中宝钛股份生产钛锭20000t，占全国产量的43.2%；西北有色金属研究院控股的西部材料和西部超导公司分别生产了2376t和2000t，合计4376t，占全国总产量的9.5%。

(3) 钛粉

根据5家企业的统计，2010年中国钛粉生产量1713t，同比增长36.6%。

(4) 钛加工材

根据33家企业的统计，2010年中国共生产钛加工材38323t，同比增长53.5%，比以往产量最高的2008年增长38.2% 。

表1 我国海绵钛的产量

至今海绵钛的世界产量扔不大，根本原因在于成本太高。而成本高的根本原因又在于：

（1）工序多、流程长、生产周期长。从炼钛渣算起到产出海绵钛需时在15-20天以上，单是还原—蒸馏，1-3t炉，需5-6天；5t炉需8-10天。

（2）能耗太大。镁钛联合企业生产1t海绵钛的电耗在3.5x10^4 kw.h以上（其中钛生产和镁电解各约占1/2）

（3）过程不连续，间歇操作，劳动强度大。

（4）“三废”较多，处理费用高。

（5）原材料和设备费用贵，一次性投资大（1t海绵钛建设投资约13万-15万元）

2.钛矿资源

钛在地球上储量十分丰富，在地壳中含钛矿物有140多种，但现具有开采价值的仅十余种。已开采的钛矿物矿床可分为岩矿床和砂矿床两大类，岩矿床为火

成岩矿，具有矿床集中、贮量大的特点，FeO（相对于Fe

2O

3

）含量高，脉石含量多，

结构致密，且多是共生矿，这类矿床的主要矿物有钛铁矿、钛磁铁矿等，矿石选矿分离较为困难，产出的钛精矿TiO

2

含量一般不超过50％。

砂钛矿床是次生矿床，由岩矿床经风化剥离再经水流冲刷富集而成，主要集中在海岸、河滩、稻田等地，矿物有金红石、砂状钛铁矿、板钛矿、白钛矿等，该矿

物的特点是：Fe

2O

3

（相对于FeO）含量较高、结构疏松、杂质易分离，选出的大部

分精矿含TiO2达50%以上。

我国钛资源总量9.65亿吨，居世界之首，占世界探明储量的38.85%，主要集中在四川、云南、广东、广西及海南等地，其中攀西是中国最大的钛资源基地，钛资源量为8.7亿吨。

中国探明的钛资源分布在21个省（自治区、直辖市）共108个矿区。主要产区为四川，次有河北、海南、广东、湖北、广西、云南、陕西、山西等省（区）。

钛磁铁矿岩矿：主要矿床分布在四川省的攀枝花和红格，米易的白马，西昌的太和；河北省承德的大庙、黑山，丰宁的招兵沟，崇礼的南天门；山西省左权的桐峪；陕西省洋县的毕机沟；新疆的尾亚；河南省舞阳的赵案庄；广东省兴宁的霞岚；黑龙江省的呼玛；北京市昌平的上庄和怀柔的新地。其中四川省表内储量（TiO2 44256.32万吨）占全国同类储量（TiO2 46522.83万吨）的95.1%，河北省（TiO2 1544.46万吨）占3.3%，陕西省占0.46%，山西省占0.35%。

金红石岩矿：主要矿床分布在湖北省枣阳的大阜山；山西省代县的碾子沟；河南省新县的杨冲；山东省莱西县的刘家庄。其中湖北省金红石（TiO2）表内储量（534.43万吨）占全国同类储量（750.86万吨）的71.2%，山西省（154.79万吨）占20.6%，陕西省（44.4万吨）占5.9%。

钛铁矿砂矿主要矿床分布在海南省万宁的保定、长安、兴隆，琼海的沙老、南港，陵水的乌石- 港坡、万洲坡，文昌的辅前；广西壮族自治区藤县的东胜、三吉壤；广东省化州的平定；云南省保山的板桥；江西省定南的车步、赤水；湖南省岳阳的新墙河、华容的三郎堰；陕西省安康的月河恒口、大同。其中海南省钛铁矿矿物表内储量（1335.63万吨），占全国同类储量（3811.68万吨）的35%，云南省（1088.30万吨）占28.6%，广东省（616.04万吨）占16.2%，广西壮族自治区（521.70万吨）占13.7%，江西省（117.95 万吨）占3.1%。

金红石砂矿主要分布在河南省西峡县的八庙子沟；山东省莱西县的刘家庄和储城市的上崔家沟；湖北省枣阳的大阜山；湖南省湘阴的望湘、岳阳的新墙河、