探討海綿鈦冶煉技術(shù)研究方向 |
[ 來(lái)源: | 作者:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2021-01-18 | 瀏覽:4274次 ] |
當(dāng)前,我國(guó)鈦工業(yè)伴隨著世界鈦工業(yè)的增長(zhǎng),呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢(shì)頭。隨著需求的擴(kuò)大,鈦加工產(chǎn)能不斷提高,2004年國(guó)內(nèi)鈦錠生產(chǎn)能力已達(dá)到約25000噸,但是,在這種高增長(zhǎng)的勢(shì)頭下,海綿鈦卻成為制約鈦加工的瓶頸。2004年我國(guó)生產(chǎn)的海綿鈦僅為5000噸,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求,探討我國(guó)海綿鈦冶煉技術(shù)的發(fā)展,建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)海綿鈦生產(chǎn)基地是非常必要的。
國(guó)內(nèi)海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)及改進(jìn)研究方向探討 我國(guó)海綿鈦生產(chǎn),依靠國(guó)內(nèi)力量逐漸實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步,從固定床氯化到沸騰氯化,從填料塔精餾到浮閥塔精餾,從還原蒸餾分離到還原蒸餾聯(lián)合,鎂電解從有隔板到大型無(wú)隔板,以及實(shí)現(xiàn)了鎂氯的閉路循環(huán)等。生產(chǎn)規(guī)模從百噸級(jí)到千噸級(jí),直至達(dá)到5000噸經(jīng)濟(jì)規(guī)模。 但與國(guó)外先進(jìn)水平比較,還存在較大差距。主要表現(xiàn)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、"三廢"治理、設(shè)備配套水平和自動(dòng)控制等方面。 要把工廠規(guī)模擴(kuò)大到萬(wàn)噸級(jí),實(shí)現(xiàn)"清潔、文明、無(wú)公害化"的現(xiàn)代化生產(chǎn),需要針對(duì)目前存在的問(wèn)題,對(duì)現(xiàn)有工藝技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)研究,主要研究方向和課題可歸納如下。 1.高品位富鈦料的制造技術(shù)西方國(guó)家使用高品位天然金紅石和人造金紅石為原料生產(chǎn)海綿鈦。我國(guó)缺乏高品位的天然金紅石資源和沒(méi)有高品位人造金紅石的生產(chǎn),生產(chǎn)海綿鈦是以含TiO2相當(dāng)量92%左右的高鈦渣為原料。高鈦渣是采用小型敞口電爐生產(chǎn)的,工廠規(guī)模小,技術(shù)和設(shè)備也很落后,因?yàn)橐褂脼r青為粘結(jié)劑,環(huán)境污染嚴(yán)重。嚴(yán)格來(lái)講,這些高鈦渣小廠是屬于國(guó)家政策該陶汰的高能耗高污染的小電爐。 生產(chǎn)含TiO292%的高鈦渣的技術(shù)改進(jìn)相當(dāng)困難,國(guó)外也沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)。國(guó)外的大型密閉電爐只能生產(chǎn)含TiO285%左右的鈦渣。獨(dú)聯(lián)體國(guó)家的半密閉式電爐也只能生產(chǎn)90%左右的鈦渣,而且必須以優(yōu)質(zhì)鈦鐵礦為原料,如果以我國(guó)的鈦鐵礦為原料只能生產(chǎn)85~87%的鈦渣。 與96%的天然金紅石(雜質(zhì)4%)和92~94%的人造金紅石(雜質(zhì)6~8%)比較,92%的高鈦渣(雜質(zhì)11%)已是一種"粗糧"。所以,工廠不希望使用品位比92%高鈦渣更低的原料。 大型海綿鈦冶煉廠希望使用高品位富鈦料,解決高品位原料問(wèn)題可供選擇的途徑有: 1)建設(shè)大型化高品位富鈦料工廠: 由于我國(guó)鈦資源主要是低品位鈦鐵礦的特點(diǎn),決定了需要采用除雜質(zhì)能力強(qiáng)的富鈦料工藝,才能獲得高品位的富鈦料。其中,鹽酸浸出法制造人造金紅石工藝路線,除雜質(zhì)能力強(qiáng),可將含高鈣鎂的低品位鈦精礦加工成含TiO292~94%的高品位人造金紅石,相關(guān)的技術(shù)研究已接近成熟,鹽酸可實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用,補(bǔ)充的鹽酸可由氯化副產(chǎn)的鹽酸提供。 2)進(jìn)口高品位人造金紅石:澳大利亞有十分豐富的優(yōu)質(zhì)鈦鐵礦,采用還原銹蝕法制造的人造金紅石TiO2含量達(dá)92~94%,已建成的工廠年產(chǎn)能力達(dá)80多萬(wàn)噸。 因此,可以考慮從澳大利亞進(jìn)口這種人造金紅石,它的粒度非常符合沸騰氯化的要求,同時(shí)還含有一定的低價(jià)鈦。 2.沸騰氯化爐的大型化技術(shù)的進(jìn)一步研究 我國(guó)海綿鈦生產(chǎn)大型化過(guò)程中,遇到的最大困難是四氯化鈦的制造技術(shù),包括氯化和精制兩個(gè)工序;與國(guó)外先進(jìn)水平差距最大的,也是四氯化鈦的制造技術(shù);所以,今后應(yīng)把沸騰氯化爐的大型化、氯化技術(shù)水平的提高(包括提高鈦的氯化率、氯的利用率、氯化爐產(chǎn)能、降低尾氣氯含量、提高四氯化鈦回收率等)是今后研究工作的重點(diǎn)之一。 3.四氯化鈦除釩新工藝目前工業(yè)生產(chǎn)中,有銅絲、礦物油和鋁粉三種除釩方法。其中,銅絲除釩效果好,可獲得高質(zhì)量的四氯化鈦,但是間歇操作,銅絲失效后的洗滌再生操作勞動(dòng)強(qiáng)度大,操作環(huán)境差,銅耗高,除釩成本高,僅適合小規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。 礦物除釩成本低,但需要采用特殊的加熱方法,產(chǎn)生體積龐大的殘?jiān)?,殘?jiān)自诩訜岜谏辖Y(jié)疤,除釩后的四氯化鈦中含有少量有機(jī)物不易分離除去,較適用于氯化法生產(chǎn)鈦白。 鋁粉除釩的殘?jiān)可?,不易結(jié)疤,容易從殘?jiān)厥这C,除釩成本低,是一種適合用于海綿鈦生產(chǎn)的除釩方法。 鋁粉除釩已在獨(dú)聯(lián)體國(guó)家海綿鈦生產(chǎn)中成功使用多年,北京有研院等單位已成功地完成了小型試驗(yàn)研究,說(shuō)明鋁粉除釩是可行的工藝技術(shù)。但獨(dú)聯(lián)體國(guó)家使用的這種超細(xì)活性鋁粉價(jià)格昂貴,并具有可爆性,需要研究改進(jìn)。 4.大型鎂還原蒸餾聯(lián)合法提高產(chǎn)品海綿化率 大型還原蒸餾聯(lián)合法生產(chǎn)海綿鈦,由于反應(yīng)器容量的擴(kuò)大,還原反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不能有效地輸出,造成局部高溫,導(dǎo)致部分產(chǎn)品致密化;同時(shí)也防礙加料速度的提高,使生產(chǎn)周期增加,設(shè)備產(chǎn)能降低。 因此,有必要進(jìn)一步研究改進(jìn)大型聯(lián)合法的工藝和設(shè)備,以增加設(shè)備產(chǎn)能和提高產(chǎn)品的海綿化率。 5.大型無(wú)隔板槽鎂電解降低電耗 過(guò)去海綿鈦生產(chǎn)中,鎂電解技術(shù)一直比較落后,自使用110KA無(wú)隔板槽鎂電解工藝后,技術(shù)水平和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)。 但在引進(jìn)消化過(guò)程中,對(duì)這項(xiàng)技術(shù)中的一些技術(shù)決竅還掌握不夠,因而電流效率偏低,電耗偏高,需要進(jìn)一步研究改進(jìn)。 6.生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制和管理海綿鈦生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制技術(shù)已有一定的基礎(chǔ),今后應(yīng)進(jìn)一步研究實(shí)現(xiàn)從富鈦料制備、氯化、精制、還原蒸餾、破碎、分選、包裝、鎂電解全過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制和管理。 研究?jī)?nèi)容包括被測(cè)參數(shù)的感應(yīng)元件、測(cè)量?jī)x表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及計(jì)算機(jī)控制等,最終實(shí)現(xiàn)各工序的控制與主控室的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),使海綿鈦生產(chǎn)管理全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 7.制鈦新方法的研究成為國(guó)際鈦業(yè)關(guān)注熱點(diǎn)"制鈦新工藝"一直是世界關(guān)注的熱點(diǎn)研究課題。近年來(lái),這個(gè)世界性難題的研究取得了一些進(jìn)展,英國(guó)劍橋大學(xué)和澳大利亞CSIRO先后研究了幾種不同的TiO2電解法制鈦新工藝,據(jù)稱(chēng)制鈦成本可降低50%左右。美、英聯(lián)合正在進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn),計(jì)劃將FFC工藝推向產(chǎn)業(yè)化。 如果能用TiO2電解法來(lái)制造新型鈦合金,例如制造含少量鐵的鈦合金,則可以天然金紅石或人造金紅石為原料,其它合金元素以氧化物形式加入,這樣制造的鈦合金成本就會(huì)大幅度降低。 通過(guò)上述課題研究的完成,我國(guó)海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)水平將會(huì)大幅度提升,并可為實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模海綿鈦生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 再通過(guò)幾年的研究和技術(shù)攻關(guān),我國(guó)海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)將跨入世界先進(jìn)水平行列,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)規(guī)模。
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