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.pdfVIP

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Φ1.4 m与Φ2.4 m，采用独 有的无筛板氯化技术，其中遵义钛厂设计日产粗四氯化钛70 t 。 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 973K~1073K 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20 t/m2 ~25 t/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 120 t~150 t，原为矩形炉，现改 为圆形炉，圆形熔盐氯化炉的尺寸为Φ 5.0 m×8.5 m，内径Φ 内为2.76 m ，长方形为4.5 m×3.5 m×8.5 m 。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（Fe2O3 3TiO2 ） 熔炼的钛渣（TiO2 87%~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20 t/m2·d ~25t/m2·d TiCl4 ；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AlCl3 、FeCl3 、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，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 880℃~950 ℃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