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摘要：介绍了海绵钛的主要特点、用途、质量、概述了Kroll法绵钛工艺。
关键词：海锦钛；用途；质量；生产方法
1．概述
钛元素在地壳中储量丰富，仅次于铁、铝、镁，在金属中居第四位。钛具有比重小、比强度高、耐腐蚀等特点。全世界具有工业开采价值的资源约十九亿七千万吨（以TiO2计），我国钛资源为9.7亿吨，储量占世界总储量的40%以上。有关专家对钛的价值、资源寿命和发展前景评估，钛已成为继钢铁、铝之后的“第三金属”，而且钛金属是一种在太空、陆地、海洋及人体广泛应用的“全能金属”。可以说，钛是当代最具技术魅力的金属材料。
钛有那么多有点，又容易得到，但其应用范围受到生产成本太高的限制，导致钛及产品价格太高。比如海绵钛的提炼能耗率高，每生产1kg的海绵钛需要耗电44Kw·h，相应的铝合金为25.6 Kw·h，精铜为11.7 Kw·h，钢锭为2.6Kw·h.而且，由海绵钛到生产出钛合金成品需要经过真空熔炼及一系列冷热加工，工艺复杂，成材率低，且残钛不易回收。这也是人们几十年研究来降低钛生产成本工艺的原因。
2 海绵钛的质量
我国的海绵钛产品质量执行国家标准，标准代号为GB/T2524- 2019，见表1。
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3.海绵钛的生产方法
目前生产海绵钛最有生命力的方法仍是克劳尔法，该法生产海绵钛主要有三大工艺：氯化和精制工艺、还原蒸馏工艺、镁电解工艺。氯化工艺主要是通过富钛料（高钛渣或金红石）、石油焦和氯气在氯化炉内发生反应，生成粗四氯化钛气体，该气体经过冷凝、精制等工序变为精四氯化钛；还原蒸馏工艺主要是通过精四氯化钛和镁在还原蒸馏炉内发生还原反应，并经蒸馏工序，生成海绵钛和氯化镁；镁电解工艺主要是通过氯化镁在电解槽内发生电解反应，生成金属镁和氯气，氯气返回氯化工艺作为生产四氯化钛的原料循环使用，金属镁返回还原蒸馏工艺作为生产海绵钛的原料循环使用。三大工艺涉及有冶金、化工、电化学等专业，其工艺流程长、设备种类多、反应温度高、腐蚀性强，因此对工艺技术的要求很高。
3.1 氯化工艺
氯化工艺有沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化三种方法。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和中国采用，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。本文主要介绍沸腾氯化。
3.1.1沸腾氯化
原料高钛渣和石油焦先经破碎和风选，按配比混合后加入到沸腾氯化炉中，在1000℃下，通入氯气进行氯化反应。沸腾氯化炉出来的混合气体经收尘、淋洗及过滤得到粗四氯化钛进入粗四氯化钛贮槽，沸腾氯化炉炉渣及过滤排出的残渣经回收利用后排放。其化学反应式为：
TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2
3.2 四氯化钛精制
粗四氯化钛中含有许多杂质（气态杂质、液态杂质和固态杂质），作为生产海锦钛的原料，必须经过除高、低沸点杂质和除钒等净化处理。粗四氯化钛进入浮阀蒸馏塔和精馏塔，除去低沸点杂质和高沸点杂质，钒的质量分数低于0.0007%及色度合格后，送入精四氯化钛贮槽，作为生产海绵钛的原料。分离出来的低沸点杂质和高沸点杂质送回收工序回收处理。
3.3 还原蒸馏工艺
来自贮槽的精四氯化钛，加入反应器内与镁反应生成海绵钛和氯化镁，反应器温度控制在 800~900 ℃。其中镁还原制取海绵钛分为还原和蒸馏两个步骤。按设备差异，可分为倒“U”型炉和“I”型炉两种。这两种形式的设备各有优缺点：“I”型半联合法有利于旧设备（即非联合法设备）的改造；倒“U”法则有利于实现大型化生产还原结束后进行真空蒸馏、拆卸，从反应器中取出海绵钛坨送破碎包装工序。其化学反应式为：
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2
3.4 海绵钛破碎和包装
来自还原、蒸馏工序的海绵钛经精整、破碎、筛分、磁选、混均、取样及包装后，作为产品出售。精整过程的等外品钛作为副产品出售。
4.结束语
海绵钛的生产过程从钛铁矿开始，直到精四氯化钛的生产，国外和国内的工艺基本上是相近似的。钛作为重要的稀有金属材料，具有密度小、强度高、耐热、耐腐蚀性好的突出优势，有着广泛的应用前景。
参考文献：
[1]徐伟.国内氯碱工业主要钛设备.中国氯碱通讯，1998，（5）：17- 21
[2]王军，杨鸿，田华.精TiCl4 除钒工艺探讨.中国氯碱，2005，（12）：23-25