海绵钛生产工艺

氯化工艺
四氯化钛首要用作出产海绵钛、钛白粉及三氯化钛。其制取办法许多，首要有欢娱氯化、熔盐氯化和竖炉氯化3 种办法。欢娱氯化是现行出产四氯化钛的首要办法（我国、日本、美国选用），其次是熔盐氯化（独联体国家选用），而竖炉氯化已被挑选。欢娱氯化一般是以钙镁含量低的高品位富钛料为资料，而熔盐氯化则可运用含高钙镁的资料。
1、欢娱氯化
欢娱氯化是选用细颗粒富钛料与固体碳质（石油焦）康复剂，在高温、氯气流的效果下呈流态化情况进行氯化反应，然后制取四氯化钛的办法。该法具有加速气-固相间传质及传热进程，强化出产的特征。国内外欢娱氯化运用的资料有高钛渣、天然金红石、人工金红石等。我国抚顺钛厂和遵义钛厂新建的欢娱氯化炉直径分别为Φ1.4 m与Φ2.4 m，选用独有的无筛板氯化技能，其中遵义钛厂规划日产粗四氯化钛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（首要由KCl、NaCl、MgCl2 和CaCl2 组成）介质中，并通入氯气，然后制取四氯化钛的办法。一般也可运用电解镁的废电解质，在973K~1073K 条件下充入氯气，故氯化反应的速度遭到熔体的性质、组成，康复剂的种类，资料的性质，氯化温度，氯气浓度及通入速度，熔体高度，配碳量等要素的影响。独联体四氯化钛出产中极好的熔盐组成如表4 所示。
熔盐氯化法
熔盐氯化法是前苏联20 世纪60 时代研制成功，用以出产四氯化钛的办法，该法不只适用于前苏联的资料特征（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，圆形熔盐氯化炉的标准为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，比矩形炉运用年限延长近1 倍。熔盐氯化可运用多种富钛物料，除了含钙镁的钛渣外，现广泛运用由红钛铁矿（Fe2O3 3TiO2）熔炼的钛渣（TiO2 87%~91%），亦可运用金红石。
乌克兰选用熔盐氯化出产已有40 多年的前史，不只适用于该国钛精矿MgO、CaO 含量高的特征，还具有以下长处：1）氯化设备单位出产率高，可达20 t/m2·d ~25t/m2·d TiCl4；2）氯化温度低，为800℃，许多杂质不会因氯化而进入TiCl4；3）从炉料到工业四氯化钛，钛的收回率高，可达95%；熔盐自身有净化TiCl4 的效果，获得TiCl4杂质含量低，钒、氯、硅、碳等杂质总含量≤2%；制得TiCl4 产品达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）对资料粒度组成要求不高，可利用细微粒度的钛渣；5）反应进程不发生COCl2，废气无爆炸危险。废气中Cl2 和HCl 含量十分小，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，呈固体层情况与氯气效果然后制取四氯化钛的办法，也称固定层氯化或团料氯化，该法底子已被挑选。
Mg康复法
镁康复的实质是，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，用真空蒸馏除去海绵钛中的氯化镁和过剩的镁，然后获得纯钛，蒸馏冷凝物可经熔化收回金属镁，氯化镁经熔盐电解收回镁和氯气。从精制四氯化钛中制取金属钛，分为康复和蒸馏两个步骤。在较长一段时间，康复、蒸馏都是分步进行的，罢了趋向联合化、大型化。
镁康复的首要反应为：
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2
在康复进程中，TiCl4 中的微量杂质，如AlCl3、FeCl3、SiCl4、VOCl3 等均被镁康复生成相应的金属，这些金属全部混在海绵钛中。而稠浊在镁中的杂质钾、钙、钠等，也是康复剂，它们分别将TiCl4 康复并生成相应的杂质氯化物。镁康复进程包含：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。这一进程中的关键步骤是结晶成核，跟着化学反应的进行伴有非均相成核。
经排放MgCl2 操作后的镁康复产品， 含钛55%~60%、镁25%~30%、MgCl210%~15%，及少数TiCl3 和TiCl2，常用蒸馏法将海绵钛中的镁和MgCl2分别。
康复产品海绵钛在真空蒸馏进程中饱尝长时间高温烧结，逐步细密化、毛细孔逐步缩小，树枝状结构消失，毕竟呈一坨状整块，俗称钛坨。
工艺及设备
大型的钛冶金企业都是镁钛联合企业，大都厂家选用恢复-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-Cl2—MgCl2 的闭路循环。
恢复-蒸馏一体化设备，分为倒“U”型和“I”型两种。倒“U”型设备是将恢复罐（蒸馏罐）和冷凝罐之间用带阀门的管道连接而成，设专门的加热设备，整个体系设备在恢复前一次组装好。“I”型一体化工艺的体系设备如在恢复前一次性组装好，即称为联合法设备；而先组装好恢复设备，待恢复完毕，趁热再将冷凝罐组装好进行蒸馏作业的体系设备则称为串联合设备，中心用带镁塞的“过渡段”连接。

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