海綿鈦生產(chǎn)工藝.ppt

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1、鈦冶金學東北大學冶金物理化學研究所2008年12月鈦的主要礦物金紅石是一種黃色至紅棕色的礦物，其主要成分是TiO2，還含有一定量的鐵、鈮和鉭。鐵是由于它與鈦鐵礦共生的結果。鈦鐵礦理論分子式為FeTiO3，其中TiO2理論含量為52.63％。但鈦鐵礦的實際組成是與其成礦原因和經(jīng)歷的自然條件有關?？梢园炎匀唤绲拟佽F礦看成是FeO-TiO2和其他雜質氧化物組成的固溶體。世界鈦資源世界鈦資源(不包括中國)，以TiO2計，共4.1億t。其中鈦鐵礦3.8億t，占93％，金紅石0.28億t，占7％。中國的鈦資源儲量

2、十分豐富，但主要是鈦鐵礦資源，金紅石礦甚少。在鈦鐵礦儲量中，巖礦占大部分，小部分為砂礦。從鈦鐵礦到海綿鈦的工藝流程鈦鐵礦→采礦→選礦→鈦精礦→富集→富鈦料→氯化→粗TiCl4→精制→純TiCl4→鎂還原→海綿鈦富集:還原熔煉氯化:加碳氯化精制:精餾+蒸餾+除釩鎂還原:鎂還原+蒸餾除鎂熔煉氯化精制鎂還原真空蒸餾Mg熔煉氯化精制鎂還原真空蒸餾1.什么是還原熔煉方法2.還原熔煉法的優(yōu)點和缺點3.還原熔煉過程的三個溫度區(qū)間1.氯化冶金的定義、分類和特點2.為什么采用加碳氯化3.沸騰氯化工藝4.熔鹽氯化特點1.

3、雜質分類2.除雜方法3.除釩方法1.鎂還原過程2.排出MgCl2的目的3.產(chǎn)物化學組成1.采用真空蒸餾的原因1.鈦渣(85%)2.鐵水CO,CO2,TiCl4,TiCl3和Cl2TiCl4Ti、Mg、MgCl2Ti電爐熔煉高鈦渣設備－圓形密閉電爐圓形密閉電爐返回富鈦料：由鈦鐵礦等精礦（含二氧化鈦43％～60%）經(jīng)處理后獲得的鈦品位較高的物料（含二氧化鈦80％～85%），主要包括人造金紅石和高鈦渣。富集含鈦物的原因減少其它原料消耗，降低生產(chǎn)成本；減輕后續(xù)分離、凈化和處理副產(chǎn)物工序的負擔，簡化工藝過程；增

4、大設備單位容積的產(chǎn)能。鈦鐵礦富集方法概述高鈦渣生產(chǎn)辦法——還原熔煉法方法概述：以無煙煤或石油焦為還原劑，在1600～1800℃高溫下還原熔融的鈦鐵礦。由于密度不同，渣相浮在上面，熔融鐵水位于下面。主要方程式:FeTiO3+C(CO)=Fe+TiO2+CO(CO2)優(yōu)點：工藝簡單，副產(chǎn)品金屬鐵可以直接應用，不產(chǎn)生固體和液體廢料，電爐煤氣可以回收利用，三廢少，工廠占地面積小，是一種高效的冶煉方法。缺點：主要是分離除鐵，除去非鐵雜質能力差，耗電量大，限于電力充足地區(qū)使用。返回電爐還原熔煉鈦鐵礦的最高溫度約達

5、2000K。從熱力學上這些反應均可進行；并隨溫度的升高，反應的傾向均增大。~1500k：固相反應；主要是氧化鐵被還原為鐵，TiO2還原很少1500k～1800k：液相還原反應，除氧化鐵被還原為鐵，部分TiO2還原為低價氧化鈦1800k~：TiO2還原為低價氧化鈦的量增加，并生成TiC和Ti-Fe合金在熔煉過程中，不同價的鈦化合物是共存的，它們的數(shù)量的相互比例是隨熔煉溫度和還原度大小而變化。三個溫度區(qū)間兩段還原熔煉法為提高電弧爐的生產(chǎn)效率和降低電耗，可采用兩段還原熔煉法。首先在回轉爐或沸騰爐中讓鈦鐵礦中

6、大部分氧化鐵在固相中被還原。而后送入電爐進行造渣與熔化分離。這可提高生產(chǎn)能力，降低電耗20%～30%。定義：氯化冶金是往物料中添加氯化劑使欲提取的金屬成分轉變?yōu)槁然?，為制取純金屬作準備的冶金方法。分類：氯化焙燒；氯化浸出特點：對原料的適應性強，甚至能處理成分復雜的貧礦；作業(yè)溫度較其他火法冶金溫度低；物料中有用組分分離率高，綜合利用好；易腐蝕設備、惡化勞動條件、污染環(huán)境。3.2氯化冶金采用氯化冶金的原因正因為TiO2直接還原法無法實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，所以，才迫使人們將氯化工藝引入鈦提取冶金生產(chǎn)過程。

7、富鈦料氯化反應（1）TiO2加碳氯化產(chǎn)物為CO1/2TiO2(Ti2O3,TiO,Ti3O5)+Cl2+C→1/2TiCl4+CO?G03／kJ·mol-1<0（2）加碳氯化產(chǎn)物為CO21/2TiO2(Ti2O3,TiO,Ti3O5)+Cl2+1/2C→1/2TiCl4+1/2CO2?G04／kJ·mol-1<0氯化反應過程中加碳的原因在900℃時，在沒有還原劑存在的條件下，氯氣和TiO2的反應的△G?=115kJ。因此，在標準狀態(tài)下無還原劑時，以及在氯化作業(yè)溫度范圍內(nèi)，TiO2與Cl2不可能自發(fā)反應

8、生成TiCl4。但是在加入還原劑C的情況下，反應△G?<0，反應在標準狀態(tài)下可以自發(fā)進行。沸騰氯化富鈦料的工藝沸騰氯化是將流態(tài)化技術應用于TiCl4的生產(chǎn)過程。將具有一定粒度分布和適宜配比的富態(tài)料和石油焦連續(xù)加入沸騰床內(nèi)，氯氣以一定的流速通入氯化爐內(nèi)，兩種固態(tài)物料在氯氣的作用下，呈流化狀態(tài)，于是，強化了床層內(nèi)的傳熱、傳質過程。與此同時發(fā)生氯化反應。氯化溫度為800～900℃，生成的TiCl4、CO、CO2等氣體從爐頂逸出。每隔一定時間從氯化爐底部排渣口排