论海绵钛单炉产能与加镁量的关系.pdf

论海绵钛单炉产能与加镁量的关系 王忠朝 （遵义钛厂， 贵州省遵义市 “ ） 摘要研究分析了镁加入量与海绵钛产能的关系， 实践证明有效利用原反应器空间， 适当增加镁加入量， 可以 提高单炉海绵钛产能， 降低海绵钛生产成本， 且不会对产品质量造成影响。 关键词海绵钛； 产量； 镁利用率 中图分类号 8 ;，1 A 3 4 “ ，B 3 5 9） 5 , 6 7 5 8 D C 9 E C I，9 EH C 9 E D C I 8 5 6 3 CF D 4 I 8 4 58 4 E J 8 “ 9- ’ 6 2 M F 4 5 6 C 9 5 ；N F ；O 9 6 5 C E A 9 4 5C L L 8 C 5 8 ; 作者简介王忠朝 （ . “ -） ， 男， 贵州省余庆县， 工程师 我国海绵钛生产经历了由小到大缓慢的发展历 程， 其单炉产能由 ／ 炉发展至 ／ 炉， 尤其是 联 合炉全面实现大规模生产后， 产能已由 世纪 年代年产几佰吨增加到目前年产 多吨。海绵 钛生产成本大幅下降， 并且质量稳定。但我国海绵 钛单炉生产成本和技术与国外先进国家比仍有很大 差距， 较为突出的是海绵钛单炉产能低， 导致单炉生 产能耗较高。因此， 研究加镁量与海绵钛产量关系 有助于提高海绵钛产能降低能耗和成本的研究。 镁还原四氯化钛机理及加入镁量与 产量关系分析 ; 反应机理 镁还原四氯化钛主要反应为 B P O 6 Q P O 6 B （） 镁还原四氯化钛在不同的反应阶段， 还原反应 过程和机理不尽相同 ［］ 。 J J 还原反应初期 在反应初期， 还原刚开始时， 加入的四氯化钛与 镁的反应主要在镁表面之上的反应器壁上进行， 生 成的海绵钛粘结在反应器壁上。由于毛细管的作 用， 镁被吸入海绵钛毛细管中， 反应转而在海绵钛上 进行。 J J 还原反应中期 在反应中期， 由于熔体内存在充足的镁， 反应速 度大， 反应持续时间较长， 反应较稳定。但随反应的 进行， 海绵钛增大、 增厚， 到反应中后期， 液态镁通过 海绵钛中的毛细孔向上吸附阻力增大， 使反应速度 逐渐下降。这一过程持续到液态镁自由表面消失为 止， 此时镁的利用率达 R R。 J J 还原反应后期 在反应后期， 反应生成的海绵钛占据了反应器 的大部分容积， 液态镁的自由表面消失， 剩余的液态 镁已全部被海绵钛毛细孔所吸收， 还原反应主要在 累积的海绵钛表面进行， 此时， 靠吸附在海绵钛内的 液态镁通过毛细孔作用升至表面和四氯化钛接触进 行反应， 镁和四氯化钛的反应阻力将达到最大， 当镁 的扩散速度小于四氯化钛的加料速度时， 反应速度 . 有色金属 （冶炼部分） 年期 万方数据 缓慢， 且有大部分四氯化钛未反应呈白色烟雾损耗 掉， 还原反应最终在镁的利用率在 “ 左右而停 止。 “ 加镁量与海绵钛产量关系 从反应方程式 （） 和以上分析可以看出， 加入镁 量的多少对反应持续时间的长短即海绵钛产量高低 起着至关重要的作用。如加“ 镁， 镁按 “ 的利用 率， 海绵钛产量只能达到 ’ “ ， 生产实践中实现“ 产量加镁量必须比理论量过量“ ， 即生产“ 海绵 钛产品， 加入镁量应为 ’ 左右。因此， 通过提高 加镁量是提高海绵钛产量的首要途径。 * 生产试验 传统观点认为， 近一步提高产量可能带来以下 问题 第一， 镁还原反应的热效应很大， 在绝热过程 中除去物料吸热外， 释放出相当多的热量， 反应中心 区域温度最高可达 * ,， 钛镁共熔体的最低熔化 温度为 - “ , ［］ 。反应器大盖的材质为普通钢板， 提高产量后， 镁液面太高， 四氯化钛与镁反应放出的 热量就会使大盖中的铁熔入海绵钛， 增加产品中杂 质元素铁含量。第二， 海绵钛产量增加后， 海绵钛毛 细孔变细， 增加蒸馏过程海绵钛产品中氯化镁从毛 细孔扩散出来的纵向阻力， 使氯化镁蒸馏困难， 进而 增加产品中杂质元素氯含量， 影响产品质量。为了 摸清实际情况进行了以下实验。经计算按 ’ 加 镁量， 镁液面距大盖底板 . / /（图） 。为了有效 图反应器示意图 “ ’ * , - , ./ 0 - * 1 * , - / 1 利用原反应器空间， 达到既增加加镁量， 提高产量的 目的， 又不增加杂质元素铁在海绵钛中含量， 确定试 验增加加镁量控制在 . 0 1左右。 试验结果 试验前后加镁量与海绵钛产量及杂质元素统计 结果见下表。 项目炉次加镁量 ／海绵钛产量 ／ 杂质元素含量 ／ 2 34 5 试验前 试验后 - ’ “ ’ ’ ’ . ’ “ ’ ’ “ ’ - ’ ““ ’ ’ “ ’ - ’ ““ ’ ’ ’ - * ’ ““ ’ ’ ’ - ’ “ ’ ’ ’ * - ’ “ ’ ’ ’ - 平均 ’ *“ ’ ’ ’ - “- ’ “ ’ ’ ’ - - ’ .“ ’ ’ ’ - - ’ * -“ ’ “ ’ “ ’ - -- ’ * “ ’ ’ “ ’ “ - .- ’ * “ ’ ’ “ ’ . - ’ * “ ’ ’ ’ . - ’ * “ ’ “ ’ ’ - 平均 - ’ * “ ’ “ ’ ’ 试验结果显示， 适当增加镁量， 可以取得非常满 意的增产效果。在未增加能耗的前提下， 平均每炉 增加海绵钛产量* . “ 0 1， 同时， 海绵钛产品中杂质元 素铁含量未上升， 均在一级含量标准内。试验过程 中， 我们也进行了把镁量增加到 0 1的试验， 海 绵钛产量增加 - 0 1， 但海绵钛中杂质元素铁含量 上升到 ’ ， 海绵钛质量下降一个等级。因此， 增 加镁量最多控制在 . 0 1左右最合适。 结束语 有效利用原反应器空间， 适当增加镁量可以达 到增加海绵钛产量， 降低海绵钛生产能耗的目的， 同 时， 不会造成海绵钛杂质元素铁、 氯含量的增加。 参考文献 ［］ 莫畏， 邓国珠， 罗方承’钛冶金 （第二版）［6］ ’北京 冶金工业出 版社， . . - 有色金属 （冶炼部分）* *年期 万方数据