主要钛产品生产工艺流程图
工艺流程钛矿

工艺流程钛矿
工艺流程在钛矿的提取和加工过程中扮演着重要的角色。
下面将介绍一个典型的工艺流程,包括钛矿破碎、浸出、精矿选别和钛白粉生产等环节。
首先,对钛矿进行破碎。
钛矿主要包含四种矿石,即金红石、钛铁矿、铁矿和碳酸钙矿。
将矿石通过颚式破碎机进行初步的破碎,使得颗粒尺寸能够满足下一步工艺流程的要求。
接下来,进行浸出。
在浸出过程中,采用硫酸的浸出液对矿石进行浸出,以提取出钛元素。
浸出液主要包含稀硫酸和弱硫酸,通过在高温下进行浸出,在过滤得到的浸出液中得到含钛的溶液。
浸出液中的杂质要进行沉淀处理,以提高溶液的纯度。
然后,进行精矿选别。
将浸出得到的溶液通过减压干燥机得到固体颗粒,即钛精矿。
钛精矿中含有钛的主要化合物,如钛铁矿、钛铁矿氧化物和钛金红石等。
通过重力选别和磁选,在一定的物理条件下分离出钛精矿和其他杂质。
这一步骤的目的是提高钛精矿的纯度,为下一步的钛白粉生产提供更好的原料。
最后,进行钛白粉的生产。
将精矿经过研磨和焙烧处理,得到纯度较高的钛白粉。
研磨过程中,利用球磨机对精矿进行反复研磨,使得颗粒细化,提高矿石的反应性。
焙烧过程中,将矿石进行高温处理,使得其中的杂质被去除,形成纯净的氧化钛颗粒。
最终得到的钛白粉可以应用于涂料、塑料、橡胶、造纸等多个领域。
总之,钛矿的工艺流程包括矿石破碎、浸出、精矿选别和钛白粉生产等环节。
通过这些环节的处理,钛矿中的钛元素可以得到有效的提取和加工,为钛白粉的生产提供优质的原料。
工艺流程的优化和改进可以提高钛矿的产能和纯度,提高生产效益,并且减少对环境的影响。
钛的工艺流程

钛的工艺流程
《钛的工艺流程》
钛是一种重要的金属材料,在航空航天、船舶、汽车、化工等领域都有广泛的应用。
钛的工艺流程是指将钛原料经过一系列的工序加工、处理、合金化等过程,最终得到合格的钛制品的整个过程。
下面介绍钛的工艺流程。
首先是钛的提取。
钛原料一般为钛矿石或者钛的化合物,需要经过提炼工艺才能得到纯净的钛。
目前常用的是氯化法和铁法两种提取工艺,其中氯化法是最主要的提取工艺,通过将钛矿石经过氯化反应,再经过还原、氧化等步骤最终得到纯净的钛。
接着是钛的精炼和合金化。
在得到纯净的钛后,需要进行精炼和合金化处理,将钛与其他金属合金化以提高其性能。
常见的合金化方法有真空熔炼、粉末冶金等工艺,通过合金化可以改善钛的力学性能、耐腐蚀性能等。
然后是钛的加工工艺。
将精炼合金化后的钛材料进行加工,一般通过锻造、轧制、拉拔等工艺将钛材料加工成所需的形状和尺寸。
在加工过程中,需要根据应用要求进行热处理、表面处理等工序,以达到产品的要求。
最后是钛的表面处理和应用工艺。
钛材料在应用前需要进行表面处理,以提高其表面的耐腐蚀性能、耐磨性能等。
同时,根据不同的应用领域,还需要进行不同的应用工艺,如航空航天领域需要进行焊接、氧气炸弹处理等,汽车领域则需要进行冷压、热处理等。
综上所述,钛的工艺流程包括提取、精炼合金化、加工和表面处理等多个环节,每个环节都需要严格控制和技术支持,以确保最终得到合格的钛制品,满足不同领域的需求。
钛白粉工艺流程简图

金红石钛白工艺流程简图如下:钛铁矿钛铁矿粉碎酸解沉降及泥浆处理亚铁分离结晶水解一次水洗漂白表面处理中粉煅烧盐处理干燥汽流粉碎工艺流程说明:1. 钛铁矿粉碎拆包后的散装钛铁矿由自卸车运至原矿库,经铲车加料至斗式提升机,再经链式输送机送入磨前贮斗。
经电子秤称重量后加入磨机,磨后料由循环风机送至分级机进行粗细分选,细度不合格的物料经返料链运机返回磨机重磨。
细度合格矿粉随风进入旋风分离矿粉后进入循环风机,一部分热风回到磨前与热风炉供给的热风一起进磨供研磨与干燥,并把磨后物料带出磨机,一部分热风回到磨后作为输送的分级所需风量的补充。
多余的含尘气体经布袋收尘器净化后由风机排空。
旋风和布袋收尘器的矿粉由链式输送机集中送入矿粉贮斗转由斗式提升机、链式输送机送至酸解的计量贮斗待用,或送入矿粉的缓冲贮仓贮存。
2.酸解-泥浆处理:由硫酸装置送来的95%(或91%)硫酸进入本工序设置的硫酸贮槽经计量加入到预混合槽,与来自原矿粉碎工段经计量后的钛精矿在预混合槽经搅拌充分混合,混合均匀后经分配器放入选定的酸解罐中。
用蒸汽加热引发酸解反应。
酸解反应使钛铁矿中的大部分金属氧化物与硫酸发生反应,其中钛以硫酸氧钛的形式作为分解产物。
酸解反应为放热反应,反应放出的热量使酸解罐中的物料温度迅速升高至180℃~200℃左右,温度的升高加速了酸解反应的进行。
酸解主反应完成后熟化一定时间,通过仪表计量加水浸取,浸取一段时间调整钛液中的三价钛离子含量及F值。
浸取完成后的钛液用泵送到沉降工序。
酸解反应产生的酸解尾气中含有大量的水蒸气及微量的矿粉尘、二氧化硫、三氧化硫、硫酸雾等污染物质。
通过管道将酸解尾气引至酸解罐主烟囱中,将水池中的碱性水通过水泵喷射进入酸解罐主烟囱,洗涤除去酸解尾气中的矿粉尘及二氧化硫等污染物质,并将酸解尾气冷却至50℃左右,洗涤后的酸解尾气通过酸解罐烟囱40米高点达标排放。
洗涤废水设冷却塔循环使用,并用其中一部分输送酸解泥渣至污水处理场,分离部分未反应矿粉后进入污水处理场同其它酸性废水一并中和处理。
(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 。
主要钛产品生产工艺流程图

主要钛产品生产工艺流程成都工业学院材料工程学院邹建新攀枝花学院材料工程学院彭富昌1 钛产品生产原则流程所有钛产品的最初原料都是含钛矿物,通常为钛铁矿。
最终钛产品有两种,一是单质的金属钛,二是氧化物TiO2,前者作为结构性钛(合金)材料,广泛用于航空航天、海洋、化工及高档民用等领域,后者作为功能性钛白粉颜料,广泛用于涂料、造纸、塑料及电子等领域。
钛铁矿经选矿工艺后成为钛精矿,钛精矿经熔炼为钛渣或经湿法冶金处理为人造金红石或富钛料,钛精矿或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白的原料,与浓硫酸酸解后生产钛白粉,氯化钛渣或人造金红石经氯化后生成四氯化钛,再用镁高温还原生产海绵钛,海绵钛经高温熔融为钛锭,即可进一步加工成钛材。
工艺流程如图 1所示。
图 1 钛产品生产原则工艺流程2 钛渣生产工艺电炉熔炼钛渣的工艺流程包括:配料,制团(可选),电炉熔炼,渣铁分离,冷却炉前钛渣,破碎,磁选,获得成品高钛渣等步骤。
钛精矿与碳还原剂一起置于高温电弧炉中熔炼,铁氧化物被还原为金属铁,余下部分为二氧化钛、氧化钙、氧化镁、二氧化硅的熔融混合物,冷却后即为钛渣。
如图 2所示。
其中的半钢是指电炉熔炼后获得的含碳较高的铁水。
图 2 电炉熔炼钛渣的原则工艺流程3 硫酸法钛白粉的生产工艺钛白生产方法包括如下三种:①硫酸法,可生产金红石型和锐钛型钛白;②氯化法,国内仅中信锦州钛业、云南新立、洛阳万基、漯河兴茂、攀钢在生产或在建,国外55%企业采用,只能生产金红石型钛白;③盐酸法,尚未产业化,新西兰曾进行试生产,国内不少学者也开展过实验研究。
生产钛白的硫酸法与氯化法各有优缺点,业界评价褒贬不一。
硫酸法会产生绿矾和废酸,但可综合利用,氯化法产生的氯化废渣处理难度较大,一般只能深埋,国内攀钢集团已开发了一种可以有效回收利用氯化废渣的专有技术。
硫酸法可生产锐钛型钛白,但氯化法不行。
随着环保成本的增加,硫酸法钛白粉厂只要愿意增大资金投入,其“三废”污染问题是可以得到较好解决的。
钛材生产工艺

钛材生产工艺目前,金属钛生产的工业方法是可劳尔法,产品为海绵钛。
制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭,再加工而成钛材。
按此,从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为:钛矿-采矿-选矿-太精矿-富集-富钛料-氯化-粗TiCl4-精制-纯TiCl4-镁还原-海绵钛-熔铸-钛锭-加工-钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石,则不必经过富集,可以直接进行氯化制取粗TiCI4。
另外,熔铸作业应属冶金工艺,但有时也归入加工工艺。
上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。
塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。
它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品,也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。
钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大;常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点,塑性加工较钢、铜困难。
故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。
钛采用塑性加工,加土尺寸不受限制,又能够大批量生产,但成材率低,加工过程中产生大量废屑残料。
针对钛塑性加工的上述缺点,近年来发展了钛的粉末冶金工艺。
钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同,只是烧结必须要在真空下进行。
它适用于生产大批量、小尺寸的零件,特别适用于生产复杂的零部件。
这种方法几乎无须再经过加工处理,成材率高,既可充分利用钛废料作原料,又可以降低生产成本,但不能生产大尺寸的钛件。
钛的粉末冶金工艺流程为:钛粉(或钛合金粉)-筛分-混合-压制成形-烧结-辅助加工-钛制品。
钛材生产的原则流程钛材除了纯钛外,目前世界上已经生产出近30种牌号的钛合金。
使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V,Ti-5Al—2.5Sn等。
钛及钛合金的应用情况工业纯钛在各种介质中的耐蚀性钛及钛合金力学性能钛金属的主要物理性能。
主要钛产品生产工艺流程

主要钛产品生产工艺流程成都工业学院材料工程学院邹建新攀枝花学院材料工程学院彭富昌1 钛产品生产原则流程所有钛产品的最初原料都是含钛矿物,通常为钛铁矿。
最终钛产品有两种,一是单质的金属钛,二是氧化物TiO2,前者作为结构性钛(合金)材料,广泛用于航空航天、海洋、化工及高档民用等领域,后者作为功能性钛白粉颜料,广泛用于涂料、造纸、塑料及电子等领域。
钛铁矿经选矿工艺后成为钛精矿,钛精矿经熔炼为钛渣或经湿法冶金处理为人造金红石或富钛料,钛精矿或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白的原料,与浓硫酸酸解后生产钛白粉,氯化钛渣或人造金红石经氯化后生成四氯化钛,再用镁高温还原生产海绵钛,海绵钛经高温熔融为钛锭,即可进一步加工成钛材。
工艺流程如图1所示。
图 1 钛产品生产原则工艺流程2 钛渣生产工艺电炉熔炼钛渣的工艺流程包括:配料,制团(可选),电炉熔炼,渣铁分离,冷却炉前钛渣,破碎,磁选,获得成品高钛渣等步骤。
钛精矿与碳还原剂一起置于高温电弧炉中熔炼,铁氧化物被还原为金属铁,余下部分为二氧化钛、氧化钙、氧化镁、二氧化硅的熔融混合物,冷却后即为钛渣。
如图 2所示。
其中的半钢是指电炉熔炼后获得的含碳较高的铁水。
图 2 电炉熔炼钛渣的原则工艺流程3 硫酸法钛白粉的生产工艺钛白生产方法包括如下三种:①硫酸法,可生产金红石型和锐钛型钛白;②氯化法,国内仅中信锦州钛业、云南新立、洛阳万基、漯河兴茂、攀钢在生产或在建,国外55%企业采用,只能生产金红石型钛白;③盐酸法,尚未产业化,新西兰曾进行试生产,国内不少学者也开展过实验研究。
生产钛白的硫酸法与氯化法各有优缺点,业界评价褒贬不一。
硫酸法会产生绿矾和废酸,但可综合利用,氯化法产生的氯化废渣处理难度较大,一般只能深埋,国内攀钢集团已开发了一种可以有效回收利用氯化废渣的专有技术。
硫酸法可生产锐钛型钛白,但氯化法不行。
随着环保成本的增加,硫酸法钛白粉厂只要愿意增大资金投入,其“三废”污染问题是可以得到较好解决的。
2021届高考化学二轮专项训练 与金属钛有关的化工流程题(含解析)

专项训练与金属钛有关的化工流程题1.金属钛(Ti)性能优越,被称为继铁、铝之后的“第三金属”。
工业上以钛铁矿(主要成分FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料冶炼金属钛,其生产的工艺流程图如下:已知:2H2SO4(浓)+FeTiO3TiOSO4+FeSO4+2H2O(1)步骤Ⅰ中发生反应的离子方程式: ________________、_______。
(2)已知:TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时,难溶电解质溶解度(S)与pH 关系如图1,TiO(OH)2溶度积K sp=1×10-29①步骤Ⅲ加入铁屑的目的是_______________。
②TiO2+水解的离子方程式为_______________。
向溶液Ⅱ中加入Na2CO3溶液的作用是____________。
当溶液pH接近____时,TiO(OH)2已沉淀完全。
(3)TiCl4Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti,依据下表信息,需加热的温度略高于____℃即可。
(4)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用图2所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。
写出阳极上所发生的反应式:_______________________________________________。
【解析】钛铁矿用氢氧化钠溶液溶解,氧化铝、二氧化硅反应溶解,过滤得到钛铁矿精矿中主要含有FeTiO3、FeO,再用浓硫酸处理,得到强酸性溶液中含有TiOSO4、FeSO4及未反应的硫酸等,由图1可知TiO(OH)2与Fe(OH)3沉淀的pH很接近,所以加入铁屑的目的是将Fe 3+转化为Fe 2+,防止Fe 3+与TiO 2+同时生成沉淀,沉降分离得到溶液中主要含有Fe 2+、TiO 2+及硫酸根,再浓缩蒸发得到绿矾与溶液Ⅱ,溶液Ⅱ中含有TiOSO 4,加入碳酸钠溶液,调节pH 接近3,TiO(OH)2沉淀完全,再经过系列操作得到Ti 。
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主要钛产品生产工艺流程
成都工业学院材料工程学院邹建新
攀枝花学院材料工程学院彭富昌
1 钛产品生产原则流程
所有钛产品的最初原料都是含钛矿物,通常为钛铁矿。
最终钛产品有两种,一是单质的金属钛,二是氧化物TiO2,前者作为结构性钛(合金)材料,广泛用于航空航天、海洋、化工及高档民用等领域,后者作为功能性钛白粉颜料,广泛用于涂料、造纸、塑料及电子等领域。
钛铁矿经选矿工艺后成为钛精矿,钛精矿经熔炼为钛渣或经湿法冶金处理为人造金红石或富钛料,钛精矿或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白的原料,与浓硫酸酸解后生产钛白粉,氯化钛渣或人造金红石经氯化后生成四氯化钛,再用镁高温还原生产海绵钛,海绵钛经高温熔融为钛锭,即可进一步加工成钛材。
工艺流程如图 1所示。
图 1 钛产品生产原则工艺流程
2 钛渣生产工艺
电炉熔炼钛渣的工艺流程包括:配料,制团(可选),电炉熔炼,渣铁分离,冷却炉前钛渣,破碎,磁选,获得成品高钛渣等步骤。
钛精矿与碳还原剂一起置于高温电弧炉中熔炼,铁氧化物被还原为金属铁,余下部分为二氧化钛、氧化钙、氧化镁、二氧化硅的熔融混合物,冷却后即为钛渣。
如图 2所示。
其中的半钢是指电炉熔炼后获得的含碳较高的铁水。
图 2 电炉熔炼钛渣的原则工艺流程
3 硫酸法钛白粉的生产工艺
钛白生产方法包括如下三种:①硫酸法,可生产金红石型和锐钛型钛白;②氯化法,国内仅中信锦州钛业、云南新立、洛阳万基、漯河兴茂、攀钢在生产或在建,国外55%企业采用,只能生产金红石型钛白;③盐酸法,尚未产业化,新西兰曾进行试生产,国内不少学者也开展过实验研究。
生产钛白的硫酸法与氯化法各有优缺点,业界评价褒贬不一。
硫酸法会产生绿矾和废酸,但可综合利用,氯化法产生的氯化废渣处理难度较大,一般只能深埋,国内攀钢集团已开发了一种可以有效回收利用氯化废渣的专有技术。
硫酸法可生产锐钛型钛白,但氯化法不行。
随着环保成本的增加,硫酸法钛白粉厂只要愿意增大资金投入,其“三废”污染问题是可以得到较好解决的。
硫酸法生产钛白是成熟的生产方法,使用的原料为钛精矿或钛渣,以及矿渣混合物。
硫酸法钛白生产,实际上是一个通过分离、提纯等化学和物理方法,去除钛精矿(钛渣)中的杂质,只保留90%以上TiO2的一个化工过程。
硫酸法钛白生产的主要环节包括:
①酸解;②钛液水解;③偏钛酸盐处理;④偏钛酸煅烧;⑤钛白后处理。
生产钛白的原料:钛精矿或钛渣、硫酸(本节以钛精矿为例)。
生产钛白的产品:金红石型钛白或锐钛型钛白,另外副产硫酸亚铁。
硫酸法生产钛白主要由下列几个工序组成:原矿准备,用硫酸分解精矿制取硫酸钛溶液,溶液净化除铁,由硫酸钛溶液水解析出偏钛酸,偏钛酸煅烧制得二氧化钛以及后处理工序等。
原则工艺流程如图 3所示。
图 3 硫酸法生产钛白原则工艺流程
4 四氯化钛的生产工艺
对于四氯化钛的生产过程,虽然各个企业工艺流程上稍有差异,但主要是由配料、氯化和精制三部分组成。
配料工段来自高位料仓合格粒度的富钛料与破碎、干燥后的焦碳按一定配料比加入到螺旋输送机,经初混后送入流化器,风送至氯化工段,经旋风和布袋收尘卸入混合料仓,供氯化炉使用。
氯化工艺主要采用了沸腾氯化和熔盐氯化两种氯化方法。
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(主要是独联体国家采用,我国攀钢、锦州也采用)。
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高钙镁原料。
熔盐氯化的工艺流程如图 4所示。
粗四氯化钛精制是指除去粗四氯化钛中的杂质,产出纯四氯化钛的过程。
粗四氯化钛含有多种溶解或呈悬浮状的杂质,工业上常采用沉降过滤法除去固体悬浮物,用蒸馏-精馏法和化学法除去溶解在四氧化钛中的硅、铝、铁、钒等氯化物杂质,获得纯度在99.95%的精四氯化钛。
粗四氯化钛精制流程如图 5所示。
图 4 熔盐氯化原则工艺流程
图 5 粗四氯化钛精制原则流程
5 氯化法钛白的生产工艺
氯化法钛白主要有以下三大工艺过程。
①用高品位钛铁矿或天然金红石、人造富钛料,采用氯化工艺生产粗TiCl4;粗TiCl4经过提纯制取精TiCl4。
②精TiCl4气相氧化制取符合
颜料性能的金红石型TiO2粒子。
③后处理生产出适应不同用途的产品。
氧化工序工艺简单,流程短,但技术难度很大。
从氯化精制车间来的精TiCl4气体需经预热,再送入AlCl3发生器,共同混合后,一起送至氧化炉,与此同时,氧气经过预热后,同时送入氧化炉,此外,该过程中还同时加入成核剂,通过甲苯或CO气体等燃烧供给反应热,在氧化炉内发生剧烈的、快速的、瞬间的气-气高温氧化反应,生成固体TiO2颗粒和气体Cl2,TiO2颗粒需采取干法或湿法脱氯,湿法脱氯方法是在加水制浆后,于打浆槽中完成,干法脱氯方法是在流化床中完成,最终获得TiO2粉料或浆料,即可送至后处理工序。
氯化法钛白生产工艺全流程如图 6所示。
图 6 氯化钛白生产工艺流程
6 海绵钛生产工艺
生产海绵钛全部的生产流程包括采矿→选矿→富集→氯化→精制→镁还原→真空蒸馏→取出、破碎、分级、混合→海绵钛产品。
通常,全流程生产线是从冶炼氯化钛渣开始,然后制取四氯化钛,精制四氯化钛,金属镁还原四氯化钛,最后蒸馏获得海绵钛。
攀钢集团的生产工艺是从四氯化钛制备开始,所用氯化钛渣原料是从攀钢钛冶炼厂外购的。
镁热还原过程中具体的工艺流程见图 7。
镁热法生产海绵钛是利用镁从TiCl4中还原出钛,再将反应物进行真空蒸馏,将海绵钛、镁和氯化镁分离。
图 7 海绵钛生产工艺流程
7 钛锭熔炼工艺
钛及其合金的熔炼分为两类:真空自耗和真空非自耗熔炼。
真空自耗熔炼主要包括真空自耗电极电弧熔炼、电渣熔炼、真空凝壳炉熔炼。
非真空自耗熔炼主要包括真空非自耗电弧熔炼、电子束熔炼、等离子束(或等离子弧)熔炼等,后两种又称冷床炉熔炼。
目前,生产钛及其合金铸锭的方法依然是真空自耗电弧炉熔炼(VAR)为主,其次是EB 炉法。
首先用自耗电极作负极,铜坩埚作正极,在真空或惰性气氛中,将已知化学成分的自耗电极在电弧高温加热下迅速熔化,形成熔池并受到搅拌,一些易挥发杂质将加速扩散到熔池表面被去除,合金的化学成分经搅拌可达到充分均匀,最终熔炼出钛锭。
钛和钛合金铸锭生产工艺流程如图 8所示。
海绵钛+残钛料+合金元素
→ 钛锭
图 8 真空自耗电弧炉熔炼铸锭工艺流程
8 钛(合金)材成型工艺
钛材塑性成形方法和钢材等一样,也主要采用轧制、挤压、拉伸及锻造等四种基本方法。
在这四个基本方法中,锻造是必不可少的,铸锭的开坯是首先要进行的工序,即钛的每种塑性成形均需首先使用锻造方法。
其余的几种方法中,轧制用得较多,挤压主要用作管坯及型材的制造,拉伸主要应用在丝材的制备方面。
钛(合金)材塑性加工的一般工艺流程如图 9所示,通过塑性变形可以加工出的钛(合金)材品种有:板材、棒材、锻件、管材、带材、型材、箔材、丝材及各种铸件、异型管件、粉末冶金件等。
钛合金眼镜架的生产是典型的丝材精密加工过程。
图 9 钛材塑性成形工艺流程
钛的锻造是指在水压机、快段机、汽锤、各种锻造机床上对钛金属坯料施加外力,使其产生塑性变形,达到改变尺寸、形状及改善组织性能的目的。
用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。
由于钛及钛合金冷变形困难,故在加工钛及钛合金产品时,通常需要加热。
根据坯料的移动方式,锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻等。
钛的轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间,并使之受到压缩产生塑性变形的过程。
轧制过程除使轧件获得一定形状和尺寸外,还必须具有一定的性能。
板、带、箔轧制有热轧、温轧和冷轧三种方法。
热轧温度一般比锻造温度低50-100℃。
较厚的板材可采用热轧或温轧工艺,更薄尺寸的板材可用冷轧。
钛及钛合金棒、线材轧制坯料需先经过熔炼、锻造而成。
厚壁管材可用挤压或斜轧法生产。
用带卷轧制方法生产板材,我国主要使用的坯料是通过真空自耗电弧熔炼获得的圆形铸锭,主要采用大吨位立式液压锻压机将圆坯铸锭热模锻成扁坯以便供轧制板材时使用。
钛及钛合金环材轧制设备根据轧制中环形件位置分为立式轧环机和卧式轧环机两种。
挤压法可生产钛管、钛棒和钛型材。
钛及钛合金的挤压设备主要是挤压机。
按结构不同
可分为立式挤压机和卧式挤压机两大类。
钛及钛合金的无缝管坯一般采用热挤压或斜轧穿孔(二辊或三辊斜轧穿孔机)两种方法制备。
钛合金管材挤压工艺主要包括穿孔和挤压两个过程。
拉伸是指金属钛坯料在拉拔力的作用下,通过截面积逐渐减小的拉伸模孔,获得与模孔尺寸、形状相同的制品的金属塑性成形方法。
拉伸可生产钛管材、小直径钛棒材和丝材。
目前广泛使用的管棒材拉伸机是链式拉伸机。
参考文献:
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