生产钛还原剂镁锭的情况报告 (2)

1、生产钛还原剂镁锭的情况报告 海绵钛的生产工艺主要包括镁还原-蒸馏法（即克劳尔法）和钠还原-蒸馏法两种方法在工业生产中应用，其它的方法目前都处于实验室阶段，预计未来十年内仍以克劳尔法生产为主。克劳尔法生产流程如下：钛矿-电炉熔炼生产高钛渣-氯化生产四氯化钛-精制提纯生产精四氯化钛-镁还原-蒸馏生产海绵钛-成品破碎包装。如果采用全流程生产（镁氯循环），以目前的原材料市场行情测算，生产每吨海绵钛生产成本约在6.5万元左右。生产出的海绵钛还需进行真空电弧炉熔铸成钛锭（或钛合金），再锻制或扎制成相应的管材、板材或丝材，才能在工业中应用。 一、na还原法 四氯化钛主要用作生产海绵钛、钛白粉及三氯化钛。其制

2、取方法很多，主要有沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化3种方法。沸腾氯化是现行生产四氯化钛的主要方法（中国、日本、美国采用），其次是熔盐氯化（独联体国家采用），而竖炉氯化已被淘汰。沸腾氯化一般是以钙镁含量低的高品位富钛料为原料，而熔盐氯化则可使用含高钙镁的原料。 1、沸腾氯化 沸腾氯化是采用细颗粒富钛料与固体碳质（石油焦）还原剂，在高温、氯气流的作用下呈流态化状态进行氯化反应，从而制取四氯化钛的方法。该法具有加速气-固相间传质及传热过程，强化生产的特点。国内外目前沸腾氯化使用的原料有高钛渣、天然金红石、人造金红石等。我国抚顺钛厂和遵义钛厂新建的沸腾氯化炉直径分别为1.4m与2.4m，采用独有的无筛板氯

3、化技术，其中遵义钛厂设计日产粗四氯化钛70t。 2、熔盐氯化 熔盐氯化是将磨细的钛渣或金红石和石油焦悬浮在熔盐（主要由kcl、nacl、mgcl2和cacl2组成）介质中，并通入氯气，从而制取四氯化钛的方法。一般也可使用电解镁的废电解质，在973k1073k条件下充入氯气，故氯化反应的速度受到熔体的性质、组成，还原剂的种类，原料的性质，氯化温度，氯气浓度及通入速度，熔体高度，配碳量等因素的影响。独联体四氯化钛生产中最佳的熔盐组成如表4所示。 熔盐氯化法是前苏联20世纪60年代研制成功，用以生产四氯化钛的方法，该法不仅适用于前苏联的原料特点（钛渣含cao+mgo约6%），其炉子产能达20t/m2

4、25t/m2四氯化钛，熔盐段截面积为6m2。大型熔盐氯化炉日产四氯化钛为120t150t，原为矩形炉，现改为圆形炉，圆形熔盐氯化炉的尺寸为5.0m×8.5m，内径内为2.76m，长方形为4.5m×3.5m×8.5m。圆形炉内无死角，炉体强度增大，3年大修1次，比矩形炉使用年限延长近1倍。熔盐氯化可使用多种富钛物料，除了含钙镁的钛渣外，现广泛使用由红钛铁矿（fe2o33tio2）熔炼的钛渣（tio287%91%），亦可使用金红石。 乌克兰采用熔盐氯化生产已有40多年的历史，不仅适用于该国钛精矿mgo、cao含量高的特点，还具有以下优点：1）氯化装置单位生产率高，可达

5、20t/m2·d25t/m2·dticl4；2）氯化温度低，为800，很多杂质不会因氯化而进入ticl4；3）从炉料到工业四氯化钛，钛的回收率高，可达95%；熔盐本身有净化ticl4的作用，获得ticl4杂质含量低，钒、氯、硅、碳等杂质总含量2%；制得ticl4产物达98%以上，可使alcl 3、fecl 3、cao、mgo和sio2等杂质留在熔盐介质中，然后排出；4）对原料粒度组成要求不高，可利用细小粒度的钛渣；5）反应过程不产生cocl2，废气无爆炸危险。废气中cl2和hcl含量非常小，对环境污染也不大。 3、竖炉氯化 竖炉氯化是将被氯化的钛渣（或金红石）与石油焦细磨，

6、加粘结剂混匀制团并经焦化，将制成的团块料堆放在竖式氯化炉中，呈固体层状态与氯气作用从而制取四氯化钛的方法，也称固定层氯化或团料氯化，该法目前基本已被淘汰。 二、mg还原法 镁还原的实质是，在880950下的氩气气氛中，让四氯化钛与金属镁进行反应得到海绵状的金属钛和氯化镁，用真空蒸馏除去海绵钛中的氯化镁和过剩的镁，从而获得纯钛，蒸馏冷凝物可经熔化回收金属镁，氯化镁经熔盐电解回收镁和氯气。从精制四氯化钛中制取金属钛，分为还原和蒸馏两个步骤。在较长一段时间，还原、蒸馏都是分步进行的，而目前已趋向联合化、大型化。 1、镁还原 镁还原的主要反应为： ticl4+2mg=ti+2mgcl2 在还原过程中，

7、ticl4中的微量杂质，如alcl 3、fecl 3、sicl 4、vocl3等均被镁还原生成相应的金属，这些金属全部混在海绵钛中。而混杂在镁中的杂质钾、钙、钠等，也是还原剂，它们分别将ticl4还原并生成相应的杂质氯化物。镁还原过程包括：ticl4液体的气化气体ticl4和液体mg的外扩散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成核钛晶粒长大mgcl2脱附mgcl2外扩散。这一过程中的关键步骤是结晶成核，随着化学反应的进行伴有非均相成核。 2、真空蒸馏 经排放mgcl2操作后的镁还原产物，含钛55%60%、镁25%30%、mgcl210%15%，及少量ticl3和ticl2，常用蒸馏法将海绵钛中的镁和mgcl2分离。 还原产物海绵钛在真空蒸馏过程中经受长期高温烧结，逐渐致密化、毛细孔逐渐缩小，树枝状结构消失，最后呈一坨状整块，俗称钛坨。 3、镁还原、蒸馏工艺及设备 大型的钛冶金企业都是镁钛联合企业，多数厂家采用还原-蒸馏一体化工艺。这种工艺被称为联合法或半联合法，它实现了原料mg-cl2mgcl2的闭路循环。 还原-蒸馏一体化设备，分为倒“u”型和“i”型两种。倒“u”型设备是将还原罐（蒸馏罐）和冷凝罐之间用带阀门的管道连结而成，设专门的加热