海綿鈦生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀

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1、攀鋼技術(shù)·11·海綿鈦生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀沈小?。ㄅ输摷瘓F(tuán)研究院有限公司）摘要：介紹了海綿鈦生產(chǎn)的重要意義和國外主要海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)的海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀，并分析比較了幾種主要制備方法各自的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。建議大力開展海綿鈦現(xiàn)有生產(chǎn)工藝Kroll法的改進(jìn)研究，引進(jìn)并消化國外先進(jìn)的海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)，同時加大FFC新工藝的研究投入，在大規(guī)模應(yīng)用時機(jī)未到來之前搶占先機(jī)。關(guān)鍵詞：海綿鈦；Kroll法；FFC法；生產(chǎn)工藝攀鋼技術(shù)·13·0引言鈦是一種性能非常優(yōu)越的金屬，它具有比重輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等特點(diǎn)，是很好的結(jié)構(gòu)材料和功能材料，在國防、化工、冶金、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用

2、[1]。鈦在地殼中的含量為0.61%，在結(jié)構(gòu)金屬中居第4位，僅次于鋁、鐵、鎂。在2l世紀(jì)，隨著人們對鈦優(yōu)良性能的認(rèn)識加深，鈦的應(yīng)用范圍越來越廣，用量也會越來越大[2]。迄今為止已發(fā)明的鈦的冶金工藝和技術(shù)比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致鈦及其產(chǎn)品價格過高，應(yīng)用范圍受到很大的限制。因此鈦提取冶金技術(shù)和工藝的研究，特別是低成本提取工藝的研究已經(jīng)受到越來越廣泛的關(guān)注。目前，工業(yè)生產(chǎn)上仍沿用“鈦礦物→海綿鈦→鈦材/鈦合金”的工藝流程，顯然，海綿鈦生產(chǎn)工藝的優(yōu)劣直接影響著最終鈦的應(yīng)用[3]。所以，世界各國一直在致力于海綿鈦生產(chǎn)工藝的探索，力爭縮短流程，降低成本。我國攀西地區(qū)擁有儲量豐富的

3、釩鈦磁鐵礦資源，探明儲量超過了100億t，尤為突出的是攀枝花地區(qū)的釩鈦磁鐵礦，其釩鈦資源在國內(nèi)首屈一指，TiO2儲量占全國90%以上。因此，研究提取海綿鈦的生產(chǎn)工藝，對于攀鋼綜合利用釩鈦礦資源，開發(fā)高附加值、高端的鈦金屬產(chǎn)品，把資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品優(yōu)勢、市場優(yōu)勢和效益優(yōu)勢，具有重要意義。1國內(nèi)外海綿鈦生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀1.1國外海綿鈦生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀海綿鈦的工業(yè)化生產(chǎn)于1948年從美國開始，是因軍事工業(yè)的需要而誕生、伴隨航空航天工業(yè)及軍事工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的新興工業(yè)，發(fā)展速度較快，世界海綿鈦的產(chǎn)能20世紀(jì)60年代為6萬t/a，70年代為11萬t/a，80年代13萬t/a，1992

4、年為14萬t/a，現(xiàn)在約為22萬t/a。伴隨著鈦生產(chǎn)的發(fā)展，各國根據(jù)自己的需要對鈦的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛深入的研究，形成了各有特點(diǎn)的鈦應(yīng)用領(lǐng)域[4]。1）美國美國是世界最大的鈦消費(fèi)國之一，每年海綿鈦消耗量占世界總耗量的50%以上。美國海綿鈦生產(chǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，除充分利用本國海綿鈦以外，每年需進(jìn)口大量的海綿鈦和鈦加工材。美國從20世紀(jì)60年代初開始，將鈦的應(yīng)用主要定位于航空工業(yè)，其軍用飛機(jī)和民用客機(jī)均不同程度的使用了鈦，航空航天用鈦量一度占到美國鈦需求量的70%以上。近年來，美國在保持航空市場用鈦量較高水平的情況下，也調(diào)整了在其他行業(yè)，比如汽車用鈦、海洋開發(fā)用鈦等方面的應(yīng)用比例

5、，這必將導(dǎo)致美國鈦需求量的大幅度增長。美國目前有兩個海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)[5-6]，Timet公司和ATI公司，其海綿鈦產(chǎn)能分別為1.2萬t/a和1萬t/a。生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀：美國的海綿鈦生產(chǎn)從氯化開始，氯化所用的富鈦料外購，采用自主開發(fā)的流態(tài)化沸騰氯化技術(shù)制取粗四氯化鈦，然后用礦物油除釩凈化，采用從日本引進(jìn)的鎂還原海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)海綿鈦，產(chǎn)品總體質(zhì)量低于日本和獨(dú)聯(lián)體國家。美國海綿鈦生產(chǎn)過去由于過分依賴進(jìn)口廉價海綿鈦，技術(shù)改造投入不足，在90年代初其部分生產(chǎn)工藝仍比較落后。90年代中后期，美國海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)開始進(jìn)行一系列的技術(shù)改造，主要采用了與日本合作的方式改造工藝。Timet

6、公司在1992年關(guān)閉了較老的采用鎂還原—酸浸法的工廠，1992～1995年與日本東邦鈦公司合作，使用鎂還原—真空蒸餾法攀鋼技術(shù)·13·工藝。最近Timet公司又與日本合作設(shè)計了新的生產(chǎn)線，采用倒“U”型10t/爐聯(lián)合爐。0remet—WahChang的前身Oremet也曾與日本當(dāng)時的昭和鈦公司合作，研制出鎂還原—氦氣循環(huán)掃除法，采用臥式反應(yīng)器并用于生產(chǎn)。該廠于2001年退出海綿鈦生產(chǎn)。目前，美國海綿鈦的整體生產(chǎn)水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。裝備水平：美國海綿鈦生產(chǎn)裝備水平較高，沸騰氯化爐日產(chǎn)能達(dá)150t，還蒸聯(lián)合爐產(chǎn)能達(dá)7～10t，整體生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)控制。2）日本日本的

7、鈦工業(yè)伴隨著美國軍事需要而發(fā)展起來。90年代，美國軍工用鈦量銳減，日本海綿鈦消費(fèi)轉(zhuǎn)向國內(nèi)民用市場，其開發(fā)使用的領(lǐng)域涉及化工、冶金、發(fā)電、石油、海洋開發(fā)、建筑、醫(yī)療、電子、體育用品等各個行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，近年日本國內(nèi)各行業(yè)年消耗的鈦已占其產(chǎn)出量的45%～50%。此外，軍工用鈦也是其主要用鈦行業(yè)之一。日本現(xiàn)有兩大海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)，分別是現(xiàn)有產(chǎn)能3.2萬t/a的大阪鈦業(yè)（原住友鈦）和產(chǎn)能1.6萬t/a的東邦鈦業(yè)。東邦鈦業(yè)計劃投資30億日元在日本西部建立產(chǎn)能1.2萬t/a的海綿鈦加工廠[7-8]。據(jù)悉，新工廠將建于九州的八幡，竣工后將使東邦海綿鈦的產(chǎn)能