海绵钛生产工艺知识交流
海绵钛生产工艺范文
海绵钛生产工艺范文
一、简介
海绵钛是钛的合金钢，它具有极高的抗腐蚀性能和比表面积，用于普通液体和气体的过滤，吸附，混合，气液分离，冷凝，干燥，热交换，绝热等等。
海绵钛的主要原材料是进口烯烃和钛粉，在适当的氧气温度（1000～1500℃）的环境下，将烯烃和钛粉按一定的比例混合，经过预处理、焙烧和拉拔成型、加热及冷却等工序，制成符合质量标准的海绵钛产品。
二、海绵钛生产工艺
1.预处理
预处理是指将烯烃和钛粉在适当的温度下进行混合和定型，以质量上满足海绵钛产品制备要求。
在预处理过程中，首先将烯烃和钛粉按照一定的比例混合，使其完全溶解，然后就热压机进行定型。
2.烧结
焙烧是指将混合的烯烃和钛粉烧结成半成品或成品海绵钛，使它们之间的构成固化。
大多数目前焙烧技术使用的是电热烧结，它的工作原理是通过热压烧结技术将烯烃和钛粉烧成一体，使其在1200
1400℃的氧气中构成固化。
3.拉拔成型
拉拔成型是将焙烧好的半成品海绵钛通过拉拔机经过拉拔成型，因为它们完全形变而成完整的成品海绵钛形式，拉拔钢丝的厚度可根据所需制品的性能来调节。
海绵钛生产工艺
海绵钛生产工艺海绵钛生产工艺是指通过化学反应的方法将纯度较高的钛酸盐原料制成海绵状的钛金属产品的过程。
下面将介绍一种常见的海绵钛生产工艺。
首先，制备海绵钛的原料是钛酸盐。
钛酸盐是一种含有钛离子的化合物，常见的有硫酸钛、氯化钛等。
硫酸钛是最常用的原料，制备海绵钛的工艺主要包括酸法、热法、气相法等。
酸法是一种比较常用的制备海绵钛的方法。
首先将硫酸钛溶解于水中，得到含有钛离子的溶液。
然后将该溶液加入到反应器中，在适当的温度下进行反应。
反应时通常需要添加一些还原剂，如亚硫酸钠等。
还原剂的作用是将钛离子还原成钛金属。
反应过程中，溶液中的钛金属会以海绵状的形态析出，形成海绵钛。
热法是另一种常见的制备海绵钛的方法。
该方法是通过高温还原的方式制备海绵钛。
首先将硫酸钛或其它钛酸盐原料放入炉中，加热至一定温度。
在高温下，钛酸盐会发生热分解反应，生成氧化钛和硫酸氢。
然后，将生成的氧化钛还原成钛金属。
这种方法相较于酸法较为简单，但是需要高温条件。
因此，该方法适用于一些高温环境下的制备。
气相法是另一种常见的制备海绵钛的方法。
该方法利用气相反应的原理，通过将钛原料与氢等还原剂在一定温度下进行反应，生成海绵钛。
一般来说，气相法制备的海绵钛质量较好，纯度较高。
但是该方法设备复杂，成本较高。
无论采用哪种方法制备海绵钛，一般还需要进行后续的处理工艺，如过滤、洗涤、干燥等，以获得更纯净的海绵钛产品。
此外，海绵钛还可以通过压制等工艺成型成不同形状的制品，如片状、块状、粉末等。
总结而言，海绵钛生产工艺主要包括酸法、热法和气相法等方法。
这些方法都是通过还原反应将钛酸盐原料制成海绵状的钛金属产品。
随着科技的不断发展，海绵钛的生产工艺也在不断改进，以提高生产效率和产品质量。
海绵钛生产工艺
由我公司出资，结合攀钢研究院的技术，建成了首条攀钢高炉渣综 合利用生产四氯化钛的低温氯化中试线，为国家重点科研项目，已 完成设备调试和冷试车。
一、海绵钛生产工艺简介
采用国内钛矿生产的高钛渣∑(CaO+MgO)含量比较高，其 中：采用云南钛矿生产的高钛渣含量为1.5％～2％，采用 两广钛矿生产的高钛渣含量为2％～3％，采用攀西地区钛 矿生产的高钛渣含量为9％～11％。为解决CaO、MgO含量 高的钛渣氯化问题，国内采用无筛板氯化炉技术，同时缩 短排渣周期，使氯化钙和氯化镁及时从床层中排出，避免 其 富 集 。 其 氯 化 炉 的 内 径 为 Φ1.2 ～ 2.4m ， 采 用 内 径 为 Φ2.4m的氯化炉仅遵义钛厂一家，采用内径为Φ1.2～1.5m 的 居 多 。 无 筛 板 氯 化 炉 的 粗 四 氯 化 钛 产 能 一 般 为 21 ～ 22 t/m2.d，而遵义钛厂内径为Φ2.4m的氯化炉的产能仅为17 t/m2.d左右（单炉日产70～80吨）。
一、海绵钛生产工艺简介
炉子利用系数达到27t/m2.d，高钛渣消耗达到520kg/t，石油焦消 耗达到160kg/t，氯气消耗达到1100kg/t。达到国内先进水平。
我公司消化创新了国外先进的氯化炉密闭排渣技术，实现了带负荷 密闭排渣，保证了氯化炉的连续稳定生产。在提高产量的同时，杜 绝了排渣对环境的污染，降低了员工劳动强度，改善了作业环境。
攀枝花欣宇化工有限公司钛业分公司
(生产管理知识)海绵钛生产工艺
海绵钛生产工艺介绍图1 劳尔法海绵钛生产工艺流程图工艺流程简述：电炉熔炼：即高钛渣生产。
其工艺流程如下见图2 钛渣生产流程图。
图2 钛渣生产流程图电炉熔炼法生产高钛渣是钛铁矿与固体还原剂无烟煤或石油焦等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中的氧化物被选择性地还原为金属铁，而钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离获得高钛渣和副产品金属铁，高钛渣经过冷却、破碎、磁选、磨粉后送氯化车间。
在钛渣生产流程中，主要用能为电。
主要用能设备为自制6300kV·A矮烟罩电弧炉。
氯化：即粗四氯化钛的生产。
主要流程图见图3。
破图3 氯化钛生产流程图破碎好的高钛渣、石油焦按一定比例进行称量配料，经过混合、干燥，用加料机由混合料斗从沸腾段上方加入氯化炉内。
氯气从氯化炉底进入炉内，加入的混合料与氯气反应生成四氯化钛和其他杂质的氯化物以及一氧化碳和二氧化碳等气体。
沸点低于氯化温度的氯化物如：FeCl3、AlCl3(升华气体)等气体就和TiCl4一起挥发逸出氯化炉，而沸点高于氯化温度的氯化物如：CaCl2、MgCl2等，与未反应的TiO2、C粉等一起留在炉内成为炉渣。
从氯化炉顶以气体逸出的混合气体，主要成分为TiCl4、AlCl3、FeCl3等，还有被气流夹带出来的固体颗粒，进入收尘器，由于减速降温的作用，使其中AlCl3、FeCl3等高沸点氯化物以及被气体带出的固体颗粒大部分被冷凝沉积下来。
通过收尘器出来的混合气体进入淋洗塔，被冷冻盐水冷却后的TiCl4、的液体相接触，使TiCl4、等气体和高沸点杂质被淋洗下来，淋洗下来的TiCl4液体还含有较多的杂质，经过沉降、过滤以后，得到淡黄色或红棕色的粗四氯化钛液体。
不能冷凝的气体经过尾气净化处理后达标通过烟囱排空。
在粗四氯化钛生产过程中，主要用能为石油焦、压缩空气、电、循环水以及低温盐水。
主要设备有Ф1200氯化炉、Ф2400氯化炉以及附属的泵类设备。
精制：精制工艺流程图见图4 。
海绵钛生产工艺
海绵钛生产工艺导言：海绵钛是一种常用的金属材料，在航空航天、汽车制造、化工等领域有着广泛的应用。
海绵钛生产工艺是指将钛矿石经过一系列的物理和化学处理，制成可用于各种生产过程的海绵状钛金属。
本文将介绍海绵钛的生产工艺流程和相关的工艺参数。
一、原料准备生产海绵钛的首要步骤是原料准备。
通常采用的原料是钛矿石，如金红石矿石、钛铁矿石等。
首先需要进行矿石的选矿和研磨，以确保矿石中的有用成分得到充分利用。
选矿过程中需要根据矿石的性质进行浮选、重选等物理处理，去除其中的杂质和非金属矿物。
然后对选矿后的矿石进行研磨，使其颗粒度适合后续的冶炼过程。
二、氯化法还原氯化法还原是生产海绵钛的关键步骤之一。
在该工艺中，研磨后的钛矿石与氯化剂（通常为氯化钠）一同放入还原炉中进行还原反应。
在高温下，钛矿石中的金属钛与氯化剂反应生成氯化钛。
该反应的化学方程式为TiO2 + 2Cl2 + 2C → TiCl4 + 2CO。
在反应过程中，还需要控制适当的温度和氯化剂的用量，以确保反应的顺利进行。
三、氯化钛精炼氯化钛精炼是对还原后的氯化钛进行处理，以提高钛金属纯度的过程。
首先，将还原后的氯化钛蒸发至一定浓度，然后通过减压蒸馏的方法将其中的杂质物质去除，得到较为纯净的氯化钛。
接下来，将氯化钛与镁粉反应，生成镁氯化物和钛金属。
该反应的化学方程式为TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2。
通过该反应可以将氯化钛中的杂质进一步去除。
四、钛金属粉末制备将得到的钛金属通过研磨和筛分等工艺处理，制备成不同颗粒度的钛金属粉末。
钛金属粉末的颗粒度可以根据不同的需求进行调整。
钛金属粉末是制备海绵钛的基础原料，其颗粒度和纯度对最终产品的性能有着重要影响。
五、海绵钛制备海绵钛的制备是利用钛金属粉末进行烧结的过程。
首先，将钛金属粉末与一定比例的钛粉混合均匀，然后将混合物放入烧结炉中进行烧结。
在高温下，钛金属粉末之间发生扩散和烧结，形成海绵状的钛金属结构。
海绵钛生产工艺流程
海绵钛生产工艺流程
海绵钛，又称空气海绵钛，是一种新型复合型钛合金，具有钛材料抗腐蚀性及超高强
度和轻质的优点，广泛应用于医疗器械、汽车、航空航天、高性能运动器材、手表壳以及
高精密的半导体结构等领域和行业里。
它的制作在我国及世界一些国家均已经普及。
海绵钛的生产工艺一般分为两个主要部分：冷锻成型和烧结成型。
冷锻成型是利用钢
模具把钛材料延展，形状成海绵型后进行热处理。
该工序可以制造出硬度高、尺寸精确、
结构坚固、定形准确的海绵钛零件。
烧结成型则就是把固态钛粉末填充到有型的塑料壳中，通过高温烧结而成。
海绵钛生产的主要工艺步骤包括：
1、钛材料准备：将消耗的钛成块材料进行清理，分解，加工，脱氢和研磨，以确保
其粒度分布的合理性，使其颗粒具有统一的大小，准备好钛材料用于制备海绵钛；
2、成型步骤：按照设计要求，采用冷锻成型或者烧结成型来制备海绵钛零件，并进
行热处理；
3、检测步骤：检测制备出来的海绵钛零件，主要检验在冷加工尺寸控制，形状分析，以及材料纯度等。
此外，仍需进行力学测试，抗腐蚀测试，耐磨性测试，金相检测等检验，以确保海绵钛的性能及其它的物理质量符合约定；
4、装配步骤：根据客户要求，将海绵钛零件有机关组装成装备，并进行性能测试，
验证各类技术参数符合要求；
5、特殊工艺步骤：如果需要，根据客户需求，可进行表面处理，微细加工，包括精
光加工，拉丝处理，抛光处理，热处理，氧化处理等。
以上就是海绵钛生产工艺流程的大致介绍。
生产过程要求材料精品看度高，双向配合，表面处理性能十分优良，因而生产时要求设备与技术力量均要具备精度要求。
海绵钛熔炼钛锭的工艺
海绵钛熔炼钛锭的工艺嘿，朋友们，今天咱们聊聊海绵钛和熔炼钛锭的那些事儿。
想象一下，一个金属工厂，机器轰鸣，火花四溅，整个地方就像是一场现代科技的盛宴。
海绵钛，这玩意儿听起来高大上吧？它就像是钛的“幼儿园毕业生”，在经过一系列的“训练”后，才会成长为我们熟悉的钛锭。
海绵钛的制作过程就像是在捏泥巴。
要先从钛矿石出发，把那些石头里的钛分离出来。
这个过程可是个大工程，得经过高温、高压的“魔法”，才能把矿石里的杂质去掉。
咱们常说“好钢出在火中”，这个道理在这里可真是体现得淋漓尽致。
经过一番折腾，得到的就是海绵钛。
哇，想象一下，像一块块松松的海绵，里面充满了细小的孔隙，这可不是一般的海绵，哦不，它可是钛！咱们要把这些海绵钛变成钛锭。
这个过程就是熔炼啦。
你知道的，海绵钛虽然可爱，但还得经过重重考验才能“转身”变得更加耀眼。
熔炼的时候，首先得把海绵钛放进炉子里，火热的温度将它融化，像是把冰淇淋放在阳光下，慢慢化掉。
啊，那一瞬间，钛的光泽闪闪发光，真是美得让人心醉。
熔炼过程中可不是随便加热就行，还得讲究技巧。
炉子的温度得掌控得当，不然就像煮面条，要是水开得太猛，面条就会煮成糊状。
熔炼的技术人员可得心细如发，眼睛都得盯紧了。
熔炼完后，还要对钛锭进行打磨和清理，确保每一寸都是完美的。
要知道，钛锭可不是随便用来打铁的，它可是要用在航天、医疗、甚至是奢侈品里，嘿嘿，想想那闪亮的手表，简直让人心动不已。
熔炼出来的钛锭可不是一成不变的哦。
它们还得经过一系列的检验和测试。
就像考试，没通过可不行。
要保证钛锭的质量达标，才能放心地应用到各种高科技领域。
每一块钛锭都是“千锤百炼”的结果，真是让人肃然起敬。
在这个过程中，还涉及到环保和安全的问题。
熔炼的时候产生的废气、废渣可得好好处理，不能随便排放。
这就像做人，要有责任心，做的每一件事都得对得起这片土地。
科技再先进，也不能忘了咱们的初心，呵呵，这就是我们这一行的原则。
海绵钛到钛锭的过程就像是从“懵懂少年”到“成熟男子”的蜕变。
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
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。
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海绵钛生产工艺介绍
图1 劳尔法海绵钛生产工艺流程图
工艺流程简述：
电炉熔炼：即高钛渣生产。
其工艺流程如下见图2 钛渣生产流程图。
图2 钛渣生产流程图
电炉熔炼法生产高钛渣是钛铁矿与固体还原剂无烟煤或石油焦等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中的氧化物被选择性地还原为金属
铁，而钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离获得高钛渣和副产品
金属铁，高钛渣经过冷却、破碎、磁选、磨粉后送氯化车间。
在钛渣生产流程中，主要用能为电。
主要用能设备为自制
6300kV·A矮烟罩电弧炉。
氯化：即粗四氯化钛的生产。
主要流程图见图3。
破
图3 氯化钛生产流程图
破碎好的高钛渣、石油焦按一定比例进行称量配料，经过混合、
干燥，用加料机由混合料斗从沸腾段上方加入氯化炉内。
氯气从氯化炉底进入炉内，加入的混合料与氯气反应生成四氯化钛和其他杂质的氯化物以及一氧化碳和二氧化碳等气体。
沸点低于氯化温度的氯化物如：FeCl3、AlCl3(升华气体)等气体就和TiCl4一起挥发逸出氯化炉，而沸点高于氯化温度的氯化物如：CaCl2、MgCl2等，与未反应的TiO2、C粉等一起留在炉内成为炉渣。
从氯化炉顶以气体逸出的混合气体，主要成分为TiCl4、AlCl3、FeCl3等，还有被气流夹带出来的固体颗粒，进入收尘器，由于减速降温的作用，使其中AlCl3、FeCl3等高沸点氯化物以及被气体带出的固体颗粒大部分被冷凝沉积下来。
通过收尘器出来的混合气体进入淋洗塔，被冷冻盐水冷却后的TiCl4、的液体相接触，使TiCl4、等气体和高沸点杂质被淋洗下来，淋洗下来的TiCl4液体还含有较多的杂质，经过沉降、过滤以后，得到淡黄色或红棕色的粗四氯化钛液体。
不能冷凝的气体经过尾气净化处理后达标通过烟囱排空。
在粗四氯化钛生产过程中，主要用能为石油焦、压缩空气、电、循环水以及低温盐水。
主要设备有Ф1200氯化炉、Ф2400氯化炉以及附属的泵类设备。
精制：精制工艺流程图见图4 。
破破破
图4 精馏塔除硅-铜丝塔除钒组合的精制工艺流程图
粗四氯化钛中含杂质众多，根据杂质的物理和化学性质的不同，先通过蒸馏除去高沸点杂质，再通过精馏除去低沸点杂质，最后通过铜丝除钒，制取精四氯化钛。
工序工艺流程叙述如下：
从氯化车间来的粗四氯化钛进入高位槽，经过流量计由浮阀塔的中部加入塔内，连同回流液与由蒸馏釜上升的蒸汽相遇时，进行气液交换。
低沸点四氯化硅等氯化物由塔顶冷凝器冷凝进入回流槽。
其中一部分返回塔顶进行回流，多余的溢流到四氯化硅储罐。
已经除去低沸点杂质的四氯化钛被汽化由浮阀塔底部进入铜丝蒸馏釜，与铜丝接触除三氯氧钒、脱色后，进入冷凝器，冷凝得到精制四氯化钛液体，
经检验合格后送往储罐，供给还原工序。
各蒸馏釜和高位槽富集的有高沸点氯化物的四氯化钛，定期返回氯化车间浓密机，所有塔及设备的尾气经酸封罐排入大气。
该工序主要用能为电能。
主要用能设备为蒸馏釜。
蒸馏釜有1700mm×2690mm，1500mm×2380mm。
还原-蒸馏：镁热还原法生产海绵钛，是采用“克劳尔”法。
即在高温下用镁将四氯化钛还原成金属钛，该反应过程涉及TiCl4-Mg-Ti- MgCl2- TiCl3– TiCl2 等多相体系，是一个复杂的物理化学过程。
镁还原TiCl4的总反应式：
TiCl4＋２Mg ＝Ti＋2 MgCl2
还原工序所得产物，其组成大约是55%～60%Ti、25%～30% Mg、10%～15% MgCl2和少量钛的低价氯化物TiCl2、TiCl3。
为了获得产品海绵钛，必须分离出Mg和MgCl2，分离方法采用真空蒸馏法。
工艺流程图见图5。
破破破
破破
破破破破破
图5 还原-蒸馏工艺流程图
蒸馏法是利用蒸馏物各组分物理特性的差异而进行的分离方法。
是根据Mg和MgCl2在温度700～1000℃蒸汽压较高，而Ti在同温度下蒸汽压很低，因而可利用它们在高温下蒸汽压相差很大，从而Mg 和MgCl2化Mg对Ti的相对挥发度（分离系数）很大的原理进行分离。
采用常压蒸馏时，由于MgCl2比Mg的沸点高，分离MgCl2比Mg 困难，提高蒸馏温度将导致海绵钛与铁制容器壁生成Ti-Fe合金而污染产品，同时在常压高温下，Ti、Mg和MgCl2与水蒸气以及Mg和Ti 与空气中的氧、氮均易作用。
而在真空条件下蒸馏时，Mg和MgCl2的沸点将大大降低，挥发度比常压蒸馏时大很多倍，因此采用真空蒸馏可以降低蒸馏温度和提高Mg和MgCl2的挥发速度，还可以减少产品钛被罐体铁壁和空气中的氧、氮污染。
我国遵义钛业采用倒“U”形联合法生产工艺，它是将还原罐（蒸馏罐）和冷凝罐之间用带阀门的管道连结而成，设有专门的加热装置，整个系统设备在还原前一次组装好。
倒“U”形联合法生产工艺要求严格，就是还原结束后立即投入真空蒸馏作业。
在还原-蒸馏工序的主要用能为电。
主要设备为还蒸炉。
镁电解：金属镁的工业生产方法MgCl2的熔盐电解法，用Mg还原TiCl4过程中排放的的MgCl2作原料，进行熔盐电解制镁，反应产
物Mg和Cl2分别用于还原TiCl4和氯化制取TiCl4，这样就构成氯、镁闭路循环的工艺。
氯化镁电解生产工艺的实质，是用直流电流通过熔融电解质把Mg2+还原为金属镁的过程。
当直流电流通过熔融电解质时，阴极上析出镁，阳极上析出氯气，反应方程式如下：
2Cl－－2e－＝Cl2 (Cl－在阳极上失去电子)
Mg2+＋2e－＝Mg (Mg2+在阳极上得到电子)
阴极产生的液态镁因比电解质的密度小而上浮于表面，阳极产生的氯气则通过氯气罩排出收集处理。
该工序的主要用能为电力。
主要用能设备为容量为110kV·A 的电解槽。
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镁精炼：电解槽产出的镁包含许多杂质，精炼是根据各杂质的物理性质的不同，进行分层，制取高纯度的镁。
该工序主要用能为电力。
主要用能设备为精炼炉。
破碎包装：反应器的钛坨取出后削去边皮，经过切削，破碎包装成桶外销。