钛铁冶炼工艺
钛铁冶炼工艺
一、钛铁简介
钛铁合金是中间合金的一种，根据含钛量的不同可分为三种：含钛量为25%~35%的是低钛铁，含钛量为35%~45%的是中钛铁，含钛量为65%~75%的是高钛铁。
二、钛铁用途
钛铁合金具有改善结晶组织、提高钢的强度、固定间隙元素、储氢的功能。
三、钛铁冶炼工艺
钛铁冶炼的主要方法有重熔法、金属热还原法、电解法。
1、重熔法
重熔法是目前制备高钛铁的主要方法，它是以废钛材或海绵钛为原料加铁重熔，主要使用感应炉和电炉。
钛氧化物还原反应△F0一T关系图
特点：采用适量的脱氧剂和碱性四元熔渣操作，工艺技术可行，且得到的高钛铁合金产品化学成分稳定，杂质含量低，但是其成本过高，而且受市场价格影响很大。
2、金属热还原法
（1）铝热法
根据自由焓图可知，只有以生成的氧化物比钛的氧化物更稳定的金属还原剂才能生产出钛及其合金来。
金属热还原法可在常压下进行，也可在真空下进行。
该法具有原料广、生产成本低等有点，国内外对该方法进行了大量的研究，又由热力学
计算可知，金属铝、镁、钙、钡、钠、锂都是二氧化钛理想的
还原剂，考虑到还原剂成本的问题，主要采用铝为还原剂。
理论上，在高温范围内，铝能将TiO2还原成金属钛。
实际上TiO2还原过程非常复杂。
一部分TiO2被还原成金属钛，另一部分TiO2被还原成TiO，还生产一些其它的氧化物，使得用铝热法在生产钛铁的过程中，氧的残留量，过高的问题。
因而严重影响产品的回收率及纯度。
分析其热力学过程的出，提高钛的回收率，和降低氧含量主要有俩个方向，一是增加铝的含量。
二是降低氧化铝的活度。
（2）复合还原剂法
为了得到低成本低氧的高钛铁，有研究人员采用复合还原剂来制备高钛铁。
复合还原剂主要有AI-Mg，AI-Ca，AI-Mg-Ca等，采用复合还原剂有如下好处：Mg，Ca都属于强还原剂，同时其生成物MgO，CaO都属于强碱性氧化物，较易与氧化铝结合，降低了氧化铝的活性，可以保证TiO2被充分还原。
3、电解法
电解法是通过熔盐电解制备钛铁合金，是将钛的氧化物与铁及氧化物混合烧结制电极，在熔盐中进行电解还原制备合金。
综上所述
目前钛铁合金的冶炼主要是重熔法和金属热还原法。
重熔法是制备优质钛铁的主要方法，但以海绵钛为原料来源有限，价格受市场影响大，成本高。
铝热还原法因它原料钛铁混合物来源广泛，但产品质量不稳定，特别是高氧含量的不能作为制备特种钢的添加剂。
许多研究者采用了复合还原剂、改善渣系的组成、复合工艺等制备低氧高钛铁，但都还在试验及扩大试验阶段。
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钛的冶炼技术
钛的冶炼技术致力于传递专业的钛知识，传播全面的钛文化钛在地壳中的含量很丰富，我国的钛资源位居世界之首，探明储量约占38.8%，分布在20多个省区的100多处矿区，主要集中在西南、中南和华北地区。
攀西地区的钒钛磁铁矿是世界知名的综合性矿床，储量十分丰富，占我国钛资源的92%，为我国钛工业提供了雄厚的资源基础。
然而目前生产钛的工艺周期长、能耗高、污染严重等特点造成钛的价格昂贵，很大程度上限制了钛的使用，也由此可见开发新的低成本钛的生产方法，对加速我国由目前世界上钛资源大国向钛生产强国的转变具有极其深远的意义。
[1]传统钛冶金工艺传统的钛冶炼工艺是“克劳尔法”，它利用金属钠或金属镁来还原四氯化钛，得到金属钛。
由于钛是在钛的熔点以下产生的，所产生的钛金属是海绵状的，因此被称为“海绵钛”。
克劳尔法工艺有三个主要过程：富钛材料的制备，四氯化钛的制备和还原蒸馏以生产海绵钛。
富钛材料通常由钛铁矿制备，以尽可能去除铁，丰富钛组分；TiCl4[i]由氯制备，将钛组分从氧化物转化为氯化物，包括氯化和精炼；用金属镁蒸汽还原蒸馏四氯化钛，在900℃左右四氯化钛和镁蒸汽混合反应便可得到海绵钛。
但克劳尔法工艺不连续，流程长，工艺多，而TiCl4在室温下又具有挥发性和腐蚀性，使得海绵钛的生产成本很高，限制了钛在各个行业的应用。
[2]钛冶金新工艺[3-7]为了降低金属钛的生产成本，相关人员探索研究了许多提取钛的新方法，主要有TiCl4电解工艺、ITP( Armstrong)工艺、FFC工艺、OS工艺、预还原成型工艺(PRP)、QT工艺、MER工艺。
1.TiCl4电解制取金属钛的氧化物和钛的氯化物,都可以作为工业生产钛的原料。
但到目前为止，只有氯化钛已被用作钛金属工业生产的前体。
这主要是因为氧气和碳氧、碳钛具有很强的亲和力，产品的氧含量严重影响钛和钛合金的性能。
在早期，氯化被认为是去除钛中氧碳的唯一有效方法。
因此，钛金属的工业生产涉及TiCl4的制备和纯化。
钛渣的冶炼原理
钛渣的冶炼原理1．钛渣冶炼的原理及工艺流程电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离后，获得钛渣和副产品金属铁。
钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。
期间可能发生的化学反应如下：Fe2O3+C=2FeO+CO （1）FeO+C=Fe+CO （2）以钛精矿为原料，敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。
钛渣图1、工艺流程图2. 电炉冶炼的主要特征钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。
2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征2.1.1钛渣的高电导率钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率，在1500℃时为2.0～2.5ks/m,在1800℃为5.5～6.0ks/m，随着还原熔炼钛铁矿过程的进行，熔体组成发生变化，FeO含量减少，而TiO2和低价钛氧化物的含量增加，因此其电导率迅速上升，如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15～20ks/m，而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m，可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍，比普通离子型电解质（如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m）的电导率都高很多，且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。
2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征，即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热，这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下，电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热，即所谓的“埋弧熔炼”。
炼铁厂高钛矿冶炼技术要点
高钛矿冶炼技术要点1、送风制度采取小风口，保持高风速、高动能，以利于活跃炉缸，防止炉缸堆积，造成风口频繁损坏。
2、控制铁水中[Si]+[Ti]的含量，铁水温度控制在1450度左右（莱钢原料条件下铁温控制1480-1500），即在保证满足渣铁流动性前提选择最低的铁温，抑制钛的还原。
3、加强出铁管理，降低除铁间隔时间，最好做到零间隔出铁，及时排净渣铁。
4、由于冶炼高钛铁，产生的高熔点碳氮化钛化合物沉积炉缸，长时间冶炼会使炉缸变小，因此必须定期对炉缸进行清理，采取配加锰矿、降低碱度、减轻焦炭负荷降低煤比等措施清理炉缸。
5、选取经济合理的煤比（150kg/t），不追求较高的煤比。
附承钢冶炼经验：河北钢铁承德钢铁厂有3座2500m3高炉，1座1260m3高炉，3座450m3高炉。
烧结机主要有180m2和360m2两种型号。
高炉主要以配吃钒钛矿为主，附加部分外购球团。
承钢1260 m3高炉建于2006年，2009年因为6—10层冷却壁大量破损进行大修更换。
第一代高炉采用铸钢冷却壁，大修后全部换为铸铁冷却壁。
承钢高炉因为原料中富含钒钛，炉缸堆积特别严重，炉缸耐材不会损坏，主要就是冷却壁损坏。
1260m3高炉铁中钛高达0.10%以上，渣中钛在8.0%以上，渣铁流动性和炉况顺行受到威胁，配吃钒钛矿后采取的主要措施是搞好炉内控制和炉前渣铁排放两方面的工作。
炉内控制主要是通过降硅和控制渣铁物理热来达到控制铁水中钛的还原，保证铁水的流动性。
用Si+Ti（0.3-0.55）均值合格率和Si+Ti合格率作为目标值考核。
炉前主要以考核铁口深度合格率和考核渣铁排放时间来达到排净渣铁的目的。
一、目前高炉主要操作控制参数和技术指标1#高炉：布料矩阵：C837362524113O83736252料线：1400mm 矿批：33-35吨在送风制度的选择上是以吹透中心为目的，选择长风口，小风口。
风口布局是¢115mm×530mm×9个，¢120mm×530mm的11个，风口面积：0.3102m2。
钛铁矿提炼
钛铁矿提炼
钛铁矿提炼是一种工艺过程，用于从含有钛和铁的矿石中提取纯度较高的钛。
主要的提炼方法通常涉及多个步骤，包括矿石的采集、破碎、浸出、气固反应、还原和提纯等阶段。
以下是钛铁矿提炼的一般步骤：
1. 矿石采集：钛铁矿通常存在于自然界中，最常见的矿石包括钛铁矿石（ilmenite）和赤铁矿石。
这些矿石需要通过采矿活动收集。
2. 矿石破碎：采集到的矿石会经过破碎和磨碎的过程，将其转化为更小的颗粒，以便后续的处理。
3. 浸出：破碎后的矿石通常需要进行浸出，即使用化学溶剂将其中的有用物质（如钛）溶解出来。
这可以使用酸或碱性溶液来实现。
4. 气固反应：提炼中的一个关键步骤是气固反应，通过在高温下引入气体（通常是氯气）与矿石反应，形成气态的钛气体（通常是四氯化钛）和残留的固体物质，包括铁。
5. 还原：钛气体通常需要通过还原反应，将其还原成钛金属。
这通常涉及使用金属钠或镁等还原剂。
6. 提纯：还原后的钛金属通常不够纯净，需要经过进一步的提纯过程，以去除杂质。
这可以通过化学方法、电解或其他物理化学方法实现。
7. 制备合金：钛金属通常与其他金属（如铝、铁、镍等）合金化，以提高其性能和适用性。
整个提炼过程涉及高温、高压、化学反应等复杂条件，而且要求高度精密的技术。
因此，钛铁矿的提炼是一个工业上具有挑战性的过程。
钛的冶炼方法及方程式
钛的冶炼方法及方程式钛是一种重要的金属材料，其具有优异的耐腐蚀性、高强度、低密度等特点，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
这篇文章将介绍钛的主要冶炼方法及其方程式。
1. 克罗内法克罗内法是目前钛的主要生产方法，其主要原料是钛铁矿。
具体过程如下：(1) 钛铁矿还原：钛铁矿和焦炭在电炉中还原生成钛和铁的合金。
FeTiO3 + 3C → Fe + TiC + 2CO(2) 钛的精炼：将钛铁合金放入反应釜中，加入氯气，生成氯化钛，然后经过精炼分离出纯钛。
TiC + 2Cl2 → TiCl4 + CTiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl22. 氧化-还原法氧化-还原法是一种较为简单的钛冶炼方法，其主要原料是钛粉。
具体过程如下：(1) 钛粉氧化：将钛粉置于高温氧气中氧化成钛四氧化物。
Ti + 2O2 → TiO4(2) 钛四氧化物还原：将钛四氧化物和还原剂（如铝、镁等）在高温下反应，生成钛金属和氧化物。
TiO4 + 2Al → Ti + 2AlO3. 碘化法碘化法是一种相对较为简单的钛冶炼方法，其主要原料是钛粉和碘。
具体过程如下：(1) 钛粉氧化：将钛粉置于高温氧气中氧化成钛四氧化物。
Ti + 2O2 → TiO4(2) 钛四氧化物碘化：将钛四氧化物和碘在高温下反应，生成碘化钛。
TiO4 + 2I2 → TiI4 + 2O2(3) 碘化钛还原：将碘化钛和还原剂（如铝、镁等）在高温下反应，生成钛金属和氧化物。
TiI4 + 2Al → Ti + 2AlI3综上所述，钛的冶炼方法主要有克罗内法、氧化-还原法和碘化法，这些方法各有优劣，可以根据具体情况选择合适的方法进行生产。
金属冶炼中的钛矿石炼制技术
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自动化控制技术
采用先进的自动化控制技术，实现冶炼过程的自 动化控制，提高生产效率和产品质量。
智能化技术
结合人工智能、大数据、物联网等先进技术，实 现冶炼过程的智能化管理、预测和优化，提高生 产效益。
人才培养与技术交流
加强人才培养和技术交流，提高从业人员的技能 水平和创新意识，推动冶炼技术的创新发展。
总结词
通过电解熔融的钛矿石和氯化物，得到金属钛和氯气。
详细描述
熔盐电解法是一种具有潜力的钛矿石炼制技术，通过电解熔融的钛矿石和氯化 物，得到金属钛和氯气。该方法具有能源利用率高、生产效率高、环境污染小 等优点，但需要解决熔盐电解过程中的腐蚀和材料问题。
钛矿石的其他冶炼技术
总结词
除了上述几种方法外，还有一些其他的 冶炼技术，如高温还原法、氢还原法等 。
处理方法
废气处理方法包括燃烧法 、吸附法、吸收法等，可 根据废气的成分和浓度选 择合适的处理技术。
处理效果
经过处理后的废气应达到 国家排放标准，减少对大 气环境的污染。
冶炼过程中的废水处理
废水来源
钛矿石冶炼过程中产生的废水主要来源于矿石的洗涤 、冷却和设备的清洗等环节。
处理方法
废水处理方法包括沉淀法、过滤法、吸附法等，可根 据废水的成分和浓度选择合适的处理技术。
VS
详细描述
高温还原法是一种以碳或硅为还原剂的方 法，通过高温还原得到海绵钛或钛渣。氢 还原法则是以氢气为还原剂，在较低温度 下进行还原反应。这些方法各有优缺点， 在实际应用中需根据具体情况选择合适的 冶炼技术。
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钛矿石冶炼过程中的环境 保护
冶炼过程中的废气处理
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钛的冶炼技术
钛在地壳中的含量十分丰富，按丰度值算占第九位。
解放前，我国的钛锆铪冶炼工业是空白，虽然资源丰富，但未得到利用。
解放后，开始建立我国的钛锆铪冶炼和加工工业，适应了我国尖端技术和相关工业部门对这些金属和化合物的需要。
现在，我国的钛锆铪工业都在积极发展中。
化学性质钛位于元素周期表中第四周期第IV副族，原子序数为22。
钛的化学性质相当活泼，可与很多元素反应或形成固溶体。
主要物理性质，熔点；钛的熔点为1660℃。
沸点钛的沸点为3302℃。
超导性，耐蚀性：不锈钢；机械性质纯钛的机械强度比铁大一倍，比铝大5倍。
钛具有可塑性，钛合金在航天航空工业上的应用，钛具有质轻、强度高，耐热、耐低温性能。
钛合金在化工、冶金上的应用：钛的耐蚀性能好，日常生活领域，钛和钛合金具有质轻、强度高、耐腐蚀并兼有外观漂亮等综合性能。
人造关节，假肢。
超导材料，钛镍合金具有形状记忆功能，在镍含量x Ni为49.5%～51.5%的组成范围内，x Ni每变化0.01，相变温度约变化10℃。
钛镍合金还具有超弹性，它的耐磨性能也很优异。
钛铁合金具有储氢功能，FeTi合金的吸放氢气可在接近常温﹑常压条件下进行，而且，储氢容量也很大。
钛铌合金具有超导性，钾和镁。
钛属于典型的亲岩石元素，存在于所有的岩浆岩中。
钛的分布极广，遍布于岩石、砂土、粘土、海水、动植物，甚至存在于月球和陨石中。
钛的化学活性很强，所以自然界中没有钛的单质存在，总是和氧结合在一起。
在矿物中，钛以氧化物（金红石）形式和钛酸盐形式存在，钛还经常与铁共生（钛铁矿）。
金红石是一种黄色至红棕色的矿物，其主要成分是TiO2，还含有一定量的铁、铌和钽。
铁是由于它与钛铁矿共生的结果。
由于Ti4+与Ni+、Ta5+ 离子的相似性，铌和钽常伴生在钛矿石中。
93％～98％，钛铁矿理论分子式为FeTiO3，其中TiO2理论含量为52.63％。
但钛铁矿的实际组成是与其成矿原因和经历的自然条件有关。
可以把自然界的钛铁矿看成是FeO-TiO2和其他杂质氧化物组成的固溶体。
钒钛铁高炉冶炼工艺
钒钛铁高炉冶炼工艺钒钛铁是一种重要的铁合金产品，广泛应用于钢铁工业和其他领域。
钒钛铁的生产是通过高炉冶炼工艺实现的。
这种工艺是一种复杂的金属冶炼技术，需要多种原料和特定条件才能达到理想的生产效果。
钒钛铁高炉冶炼工艺主要包括矿石熔炼、还原和分离、精炼等步骤。
首先，矿石熔炼是指将含有钒、钛的矿石与焦炭等还原剂一起放入高炉中，通过高温下的反应使得金属矿物分解，释放出目标金属元素。
在这一步骤中，需要控制好炉温、矿石成分和燃料比例，以保证炉内反应的顺利进行。
接着是还原和分离阶段，这一步骤是钒钛铁高炉冶炼工艺中最关键的部分。
在高炉中，矿石中的氧化物会被还原成金属状态，并与其他金属元素一起混合。
这时需要根据金属间的相互溶解度和密度差异，通过物理和化学手段将钒、钛等目标元素从其他杂质中分离出来。
这一过程需要仔细控制还原剂和矿石的投入比例，确保分离效果达到预期。
最后是精炼步骤，这一步骤是为了提高钒钛铁的纯度和品质。
在高炉冶炼过程中，可能会产生一些氧化物和其他杂质，需要通过进一步的熔炼和精炼操作将其去除。
这一步骤通常在熔炼炉中进行，通过控制炉温和添加适当的脱氧剂或融化剂，将有害杂质和氧化物从金属中剔除，提高钒钛铁的品质和市场竞争力。
除了上述基本的工艺步骤之外，钒钛铁高炉冶炼工艺还需要考虑其他因素对生产过程的影响。
比如原料的选择和配比、炉温和气氛控制、炉料输送和热能回收等方面的技术都会对钒钛铁的生产效率和质量产生重要影响。
因此，科研人员和生产工程师需要在实际生产中不断优化工艺参数，提高钒钛铁的产量和质量。
总的来说，钒钛铁高炉冶炼工艺是一项复杂而重要的金属冶炼技术，涉及多个步骤和因素。
通过科学的设计和严格的控制，可以实现高效生产和优质产品的目标。
未来，随着技术的进步和需求的增长，钒钛铁高炉冶炼工艺将迎来新的发展机遇，为钢铁工业和相关领域提供更多优质的铁合金产品。
钛合金冶炼工艺与设备
钛合金冶炼工艺与设备钛合金冶炼工艺与设备，这听起来是不是有点高大上？钛合金就像一位超级英雄，光芒四射，但背后的故事却常常被忽略。
钛合金是我们日常生活中没少碰到的，比如说飞机、汽车，甚至是一些运动器材，它们都需要用到这个神奇的金属。
嘿，别小看钛合金，它可是以其轻巧、强韧和耐腐蚀的特点而著称，真是太厉害了！咱们先聊聊钛的冶炼工艺。
说实话，冶炼钛可不简单，真得有点“上天入地”的感觉。
一般来说，冶炼钛的过程可以分为几个大步骤。
得从矿石开始，这个过程就像是寻找宝藏，得费点心思。
钛的矿石主要是钛铁矿或者是钛铝矿，这些矿石得经过一系列的处理，才能提取出钛的成分。
像这种初步处理，真是个力气活，工人们得像个磨刀小子，得心应手才能搞定。
咱们进入冶炼的阶段。
这里就需要一些高大上的设备了，比如电弧炉。
这玩意儿可是冶炼钛的明星之一，能把钛矿石加热到几千度，简直是个“火焰喷射器”。
不过，别看它威猛，操作起来可得小心翼翼。
因为一旦温度控制不当，钛可能会和氧气结合，变得脆弱不堪，简直是白忙活。
所以，操作者得像个老练的厨师，火候掌握得恰到好处。
说到设备，不得不提一些先进的熔炼技术。
比如说，真空熔炼，听起来就很酷吧。
这个技术是把熔融的钛放在真空环境中，这样就能避免与空气中的杂质发生反应，保证钛的纯度。
想想看，钛就像是个娇贵的公主，得在最安全的环境中才能保持它的美丽。
这种熔炼方式虽然技术含量高，但效果绝对一流，产出的钛合金就像“人间精品”。
冶炼完了，咱们还得处理一下成品。
钛合金的锻造也是一门学问，得把它锻造成各种形状。
有些钛合金还得经过热处理，让它们更坚固，就像给钢铁打了一针强心剂。
想象一下，经过这样一番折腾，钛合金就像是一位从磨难中走出来的英雄，闪闪发光，稳稳当当。
说到这里，可能有人会问，钛合金到底有什么用途呢？可多了！咱们的航空航天，汽车制造，甚至医疗器械，都少不了它的身影。
比如，飞机的机身、发动机的部件，都是用钛合金来打造的，轻巧又耐用，真是一举两得。
钛的冶炼过程
钛的冶炼过程
钛是一种轻、强度高、耐腐蚀的金属，在航空、航天、医疗等领域具有广泛的应用。
钛的制备主要是通过冶炼钛精矿来获得。
钛精矿主要是钛铁矿和钛酸盐矿，其中钛铁矿是最主要的资源。
钛铁矿经过浮选、磨细、烧结等多个步骤后，得到钛的原生体——铁钛矿。
然后通过氯化法或者硫酸法对铁钛矿进行炼制，得到钛粉末。
氯化法是目前主流的钛粉末生产工艺。
首先将铁钛矿破碎成粒度小于1cm的小块。
然后将小块矿石放入回转窑中进行煅烧，煅烧过程中，矿石中的钛与氯化钠反应，生成氯化钛，再将氯化钛与氧化铝混合，制成固体氯化剂。
将固体氯化剂与氧化钛混合后，在高温下进行氯化反应，生成气态的四氯化钛。
最后，将四氯化钛通过冷凝、分离、纯化等过程，得到高纯度的钛粉末。
硫酸法是另一种钛粉末生产工艺。
首先将铁钛矿破碎成小块，然后用浓硫酸进行浸泡，生成硫酸钛，再通过水解、沉淀、干燥等步骤，得到钛酸钠。
钛酸钠与氨水反应，生成氨钛酸钠。
接着将氨钛酸钠经过滤、洗涤、干燥等步骤，得到钛粉末。
无论是氯化法还是硫酸法，钛的冶炼过程都需要高温、高压等条件，且过程中产生的废气、废水等需要进行处理，才能保证环保要求。
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