钛冶金复习资料.doc

一、填空题（30*1）1、钛的生产方法：镁还原真空蒸馏法（MD法）。 2、目前 MD发被公认为是最有竞争力的工艺，传统的 SL法和 ML法已被淘汰。3、钛被人们用于日常生活是因为钛及钛合金具有：质轻、强度高、耐腐蚀并兼有外观漂 亮等综合性能。4、具有开采价值的钛矿床可分为：岩矿和砂矿两大类。 5、对钛铁矿富集方法，目前工业上广泛应用的有：电炉熔炼法、酸侵法、还原锈蚀法。其中电炉熔炼法的产品是钛渣，其他方法的产品是人造金红石。高钛渣主要用于: 焙烧成人造金红石 和流态化氯化生产四氯化钛 。6、 熔炼高钛渣的有害杂质主要有 硫 和 磷 。7、 从工艺和经济的合理考虑应选择活性高、电导率低、灰分低、挥发分低、含硫量低、和廉价的还原剂。 8、常用的氯化剂：（1）采用氯化焙烧法制取TiCl4氯化剂为氯气。 （2）氯化侵出制取人造金红石使用 NH4Cl4、 HCl 和FeCl3等。 常用的还原剂有碳和 CO不可用 氢气 。9、 不正常流化态包括： 沟流 和 腾涌 。10、 制取TiCl4有 流态化 氯化 熔盐 氯化和 竖炉 氯化三种氯化方法。11、实践中可以用排出炉渣的颜色来检验配碳比是否正确，当炉渣颜色呈 灰 色时，说明采用的实际配碳比正合适；当炉渣颜色呈 黄 色时，说明采用的实际配碳比大了；当炉渣颜色呈 黑 色时，说明采用的实际配碳比小了。12、高沸点杂质中的 FeCl3；低沸点杂质中的 SiCl4；沸点相近杂质中的 VOCl3分别作为相应组的关键组分。12、除高沸点杂质的方法是 蒸馏法 ；除低沸点杂质的方法是 精馏法 。13、精制除钒的目的不仅为了脱色也为 除氧 。14、金属镁的工业生产方法有 MgCl2熔融盐电解法 和 MgO的热还原法 两种。15、镁的精炼工业方法主要有：溶剂再熔法 和蒸馏法 。16、产品硬度既是 杂质含量 的综合指标，也是 质量 的综合指标。17、真空熔炼的方法有 电弧 熔炼 电子束 熔炼和 等离子体 熔炼。18、钛白颜料主要用于涂料、油墨、塑料、造纸、化纤和 橡胶 等工业部门。19、生产钛白的六大环节有：钛液的制备、钛液的水解、偏钛酸的净化、偏钛酸的前处理和煅烧、二氧化钛的粉碎和后处理。20；、钛的化合物分为：钛的简单化合物、钛的络合物；其中钛的简单化合物包括：酸化物、盐类、金属间化合物。二、名词解释（5*4）1、高钛渣：TiO2含量大于90%的产品称为高品位渣简称高钛渣。低钛渣：TiO2含量小于90%的产品称为低钛渣。2、 造渣：炉料熔化后，熔体的FeO含量通常为8%10%，仍需将熔体内残留的FeO进一步还原，称为造渣。3、 氯化冶金：是往物料中添加氯化剂使欲提取的金属成份转变为氯化物，为制取纯金属作准备的冶金方法。4、 流化态：利用流动流体的作用将固体颗粒群悬浮起来而使固体颗粒具有某些流体表观特征，从而强化气固间或液固间的接触过程。5、 沟流：当固体物料 颗粒间粘结，使气体在床层的固体粘结块旁通过。腾涌：当流态化层内气泡逐渐汇合长大甚至气泡直径可能接近小反应器直径时，床层上部物料 呈活塞状向上运动，物料到达某一高度的气泡崩裂又坠下。6、钛坨：还原产物海绵钛在真空蒸馏过程中经受长期的高温烧结，逐渐致密化毛细孔逐渐缩小，树枝状结构消失，最后呈坨状整块。7、真空熔炼： 在低于常压下进行的特殊冶金工艺。8、钛白：二氧花钛俗称钛白，是一种重要的化工产品，是当今最佳的一种白色颜料。三、简答题（5*10）1、TiCl4的物理性质：常温下四氯化钛是无色透明液体，在空气中冒白烟，具有强烈的刺激性气味TiCl4呈单分子存在，偶极距为0，不导电，TiCl4是共价键化合物，固体TiCl4为白色晶体，属于单斜晶系。TiCl4化学性质：TiCl4是共价键的化合物，它的热稳定性很好，在2500K下仅有部分分解，只有在5000K高温下才能完全分解为钛和氯，但是TiCl4是很活泼的化合物它可以和许多金属、气体、卤素、卤化物、水、硫、氧化物、硫化物、含氢化合物和有机物等元素或化合物反应。2、钛的性质：物理性质：金属钛具有两种同素异形态，低温（882.5）稳定态为型，密排六方晶系；高温稳定态为型，体心立方晶系。导热性较差，比不锈钢略低；导电性能较差，近似于不锈钢，具有起导性，是顺磁性物质；钛表面氧化膜对钛的光反射能力影响很大，氧化膜的存在显著降低其对可见光的反射能力，对紫外光的反射能力影响较小；钛具有可塑性。化学性质：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物；过渡元素、氢、铍、硼族和氮族元素与钛生成金属间化合物和有限固溶体；锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体；惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外）、锕、钍等不与钛发生反应或基本不发生反应。3、TiCl4 在工业中的用途：生产金属钛的原料; 生产钛白的原料；生产三氯化钛的原料；生产钛酸醋及其衍生物等钛有机化合物的原料；生产聚乙烯和三聚乙醛的催化剂也是生产聚丙烯及其它烯烃聚合催化剂的原料；发烟剂。此 处还可用于陶瓷玻璃、皮革和纺织印染等工业。4、TiCl3的物理性质：通常在高温下还原TiCl4 所制取的是型，烷基铝还原TiCl4得到的是 型TiCl3。铝还原TiCl4得到的是型。 将r型TiCl3研磨的到型。TiCl3。5、硫和磷是熔炼高钛渣的有害杂质在熔炼过程中二者的去向： 硫：一部分以硫化物形式挥发逸出；一部分进入渣中；另一部分进入金属相。 磷：小部分在熔炼过程中挥发；大部分进入金属相；另一部分进入渣相。6、氯化冶金的特点：优点：（1）对原料的适应性强，甚至能处理成分复杂的贫矿；（2）作业温度较其它火法冶金低；（3）物料中的有价成分分离效率高综合利用好。缺点：氯化剂腐蚀性强易侵蚀设备，恶化劳动条件并污染环境。7、冷凝TiCl4的原理：经过初步除尘的炉气，含有较多的CO、CO2、Cl2、HCl等气体，常采用冷凝法使有价成分TiCl4气体和他们分离。大多数气体杂质的凝固点都很低，唯TiCl4较高。采用冷凝的方法在常温下或比常温稍低的温度下，使炉气中的TiCl4气体冷凝成液态，而其它气体则从尾气中逸出，从而达到分离的目的。8、TiCl4精练中气体杂质容易除去的原因：大部分气体杂质在TiCl4的溶解度不大，并随温度的升高而降低，在沸腾时容易从中逸出，所以容易除去气体杂质。9、四氯化钛精炼中铜丝除钒的机理：TiCl4与铜反应生成中间产物CuCl-TiCl3后者还原生成不溶性的沉淀。 TiCl4 + Cu = CuCl-TiCl3 CuCl-TiCl3 + VOCl3 = VOCl2 + CuCl + TiCl4 影响因素是水，加入水可以使TiCl4 发生部分 水解生成TiOCl2，在有AlCl3存在时，可将重新转化为TiCl4。 10、还原制取海绵钛的原理：镁还原TiCl4 的主要反 应为：TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2 从热力学观点来看，温度越低，还原反应自发进 行的倾向性越大。 还原过程包括：TiCl4 液体的气化气体TiCl4 和 和液体Mg的为扩散TiCl4和Mg分子吸附在活 性中心在活性中心上进行化学反应结晶 核 成核钛晶粒长大MCl2脱附MCl2外扩散 其中关键步骤时结晶成核。 11、真空电耗熔炼的原理和工艺过程原理：真空自耗电弧熔炼是在压或惰性气氛中，钛电极棒在直流电弧的高温作用下迅速熔化并在水冷铜坩埚内再凝固的过程。过程的实质是借助于直流电弧的热能把已知化学成分的金属自耗电极在低压或在惰性气氛中进行重新熔炼。在钛的真空自耗电极熔炼中，发生了熔化和凝固两个可逆的相变过程。工艺流程：熔化液态金属的扩散凝固12、钛白的分类：（1）颜料钛白 、（2）非颜料钛 白。非颜料钛白：（1）搪瓷钛白、（2）电焊条钛白 、（3）冶金钛白、（4）电子陶瓷钛白、（5）纳米钛白。13、废气的处理方法：第一步：必须经