海綿钛生产现状和发展.docVIP

我国海绵钛生产现状和发展前景 邓国珠 （北京有色金属研究总院） 1、生产状况 我院1954年开始研究金属钛的制造技术，1958年开始建立小规模生产装置。上世纪60年代和70年代初，在抚顺、上海、遵义、宝鸡和沈阳建立海绵钛和钛材加工工厂，形成了从矿石、海绵钛、钛材、设备和工业应用的完整的金属钛生产和应用体系。至今，世界上只有美国、俄罗斯、日本和中国具有这样的钛生产和应用体系。 但是，由于经济发展水平和钛需求市场的影响，我国金属钛生产的发展速度是缓慢的，到1985年海绵钛年产量才突破千吨。从1985年至2003年的近二十年间，海绵钛年产量一直在1000吨至3000吨间徘徊。近几年的发展速度才加快，2004年产量达到4,800吨，2005年9,500吨，2006年达到18,000吨。按年产量，居世界第四（表1）。 到2006年，我国才有了年产万吨级规模的海绵钛工厂。与此同时，钛材和应用也达到了相应的规模。 表1 近年来各国海绵钛产量（t/a） 国别 中国 日本 美国 俄罗斯 哈萨克斯坦 乌克兰 2004年 2,410 23,500 8,000 26,000 13,000 7,000 2005年 9,510 30,594 9,000 27,000 17,000 8,400 2006年 18,000 36,995 12,000 27,000 18,000 8,400 在最近几年间我国掀起了海绵钛投资“热”，据不完全统计，全国有近三、四十家大小企业介入投资海绵钛。其中，有三家年产5000 t规模的工厂已初步建成和部分投产，还有一些年产小于5000 t规模的工厂也已在建或已投产。 从去年开始，发展到一个新阶段，出现一批国有大型企业公司投资建设大型化海绵钛工厂，目前有的已进入设计阶段。 今年我国海绵钛产量预计达到30,000吨。其中，只有大约一半是工艺和设备较配套的产能，另一半则是不配套的产能。不配套的产能，主要是在2005～2006年间海绵钛价格上涨，在暴利的刺激下建立起来的小生产线。这些生产线，大部分只有还原—真空蒸馏系统，靠外购四氯化钛和金属镁生产海绵钛，副产的氯化镁外销，不能实现氯和镁在生产中的循环使用，面临着成本高和环境压力，与国外的大型化工厂比较，缺乏竞争力。 2、技术状况 我国海绵钛生产技术，依靠国内力量不断实现进步。现在主要工序都已采用了国际主流技术（表2），如沸腾氯化技术、浮阀塔精馏技术、还原-蒸馏联合法技术、还原-蒸馏过程计算机控制技术和无隔板槽电解镁技术等。主要设备也已基本上实行了大型化，如直径2.6m沸腾氯化炉、8t倒U型还原-蒸馏联合炉和110KA无隔板镁电解槽。 表2 国内外海绵钛生产技术比较 国别 中国 日本 美国 俄罗斯 哈萨克斯坦 乌克兰 原料 92% 高钛渣 95% 金红石 95% 金红石 87% 高钛渣 87% 高钛渣 87% 高钛渣 氯化 φ1.2～2.6m沸腾氯化炉 φ1.9～3m沸腾氯化炉 φ3m沸腾氯化炉 φ5m熔盐氯化炉 φ5m熔盐氯化炉 φ5m熔盐氯化炉 精制 铜丝除钒-浮阀塔精馏 矿物油除钒-浮阀塔精馏 矿物油除钒-浮阀塔精馏 铝粉除钒-泡罩塔精馏 铝粉除钒-泡罩塔精馏 铝粉除钒-泡罩塔精馏 还原-蒸馏 5～8 t倒U型联合炉，3～4 t I型半联合炉 5～10 t倒U型联合炉 8 ～10t倒U型联合炉 4～5 t I型半联合炉 4～5 t I型半联合炉 4 t I型半联合炉 镁电解 110KA无隔板电解槽 无极性电解槽 无隔板电解槽 150～170KA无隔板电解槽 150～170KA无隔板电解槽 150～170KA无隔板电解槽 我国钛资源以钛铁矿为主，且主要是含钙镁杂质较高的低品位钛铁矿，所以生产海绵钛主要是以含钙镁氧化物2.5%左右的高钛渣（TiO2相当量≧92%）为原料，沸腾氯化大多采用无筛板沸腾氯化炉。粗四氯化钛的精制，目前以铜丝除钒为主，并已有工厂使用矿物油除钒；四氯化钛的精馏提纯，早就使用了高效的浮阀精馏塔。镁还原-真空蒸馏制造海绵钛，已全部采用联合法，目前有5 t、8 t倒“U”型联合法和3 t、4 t“I”型半联合法两种。海绵钛的破碎，已采用剪切式破碎机，避免了产品在破碎过程中的氧化现象。电解氯化镁制造金属镁，已采用了大型无隔板电解槽，但技术经济指标较差，需进一步进行技术改进。 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。 3、海绵钛质量 国外用户最关心是中国海绵钛的质量。中国海绵钛是采用国外相同的方法、相同的原料、相同的工艺和相同的设备生产的，即采用镁还原-真空蒸馏方法生产的： TiCl4（l） ＋ Mg（l）＝ Ti（s）＋ MgCl2（l） 钛铁矿（TiO250～60