海绵钛冶炼工艺

1. 钛冶金的发展史

1791年英国牧师W．格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。1795年德国化学家M．H．克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素，并以希腊神Titans命名之。1910年美国科学家M．A．亨特(Hunter)在抽除了空气的钢弹中，用钠还原高纯TiCl4制取了纯钛。1938年卢森堡科学家W．J．克劳尔(Kroll)用镁还原TiCl4制得了纯钛。从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛，从此达到了工业生产规模。随后，英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产，其中主要的产钛大国为前苏联、日本、美国和中国。

钛是一种新金属，由于它具有一系列优异特性，被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中，它被誉为现代金属。金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出：海绵钛生产规模60年代为60kt/a，70年代为110kt/a，80年代为130kt/a，到1992年已达140kt/a。实际产量1990年达到历史最高水平，为105kt/a。

进入90年代后，由于军用钛量减少和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛，使前几年市场疲软。1995年钛的市场开始回升，主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加， 1996年钛的需求量达到一个新的高点。专家预测今后几年内钛的需求量将继续较大幅度增长。目前妨碍钛应用的主要原因是价格贵。可以预料，随着科学技术的进步和钛生产工艺的不断完善、 扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本， 必然会开拓出更广泛的钛市场。

2010年中国钛工业运行情况

产能：2010年，中国海绵钛和钛加工材的产能继续增加。

根据仍有产量的14家企业的统计：2010年中国海绵钛的产能达到103500t，其中遵义钛厂产能为24000t，占全国产能的23.2%；与2009年相比，增加产能30.0%。

根据23家企业的统计：2010年中国钛锭的产能达到89200t，其中宝钛股份的产能为25000t，占全国的28.0%；与2009年相比，增加了7.6%。

产量：

(1) 海绵钛

2010年，中国有14家企业生产了海绵钛，共生产海绵钛57770t，（见表1），同比增加了41.6%，比以前产量最高的2008年，增加了16.4%。遵义钛厂的产量达到14248t，占全国总产量的24.7%。

(2) 钛锭

根据23家企业的统计，2010年中国共生产钛锭46262t，同比增加12.4%。其中宝钛股份生产钛锭20000t，占全国产量的43.2%；西北有色金属研究院控股的西部材料和西部超导公司分别生产了2376t和2000t，合计4376t，占全国总产量的9.5%。

(3) 钛粉

根据5家企业的统计，2010年中国钛粉生产量1713t，同比增长36.6%。 (4) 钛加工材

根据33家企业的统计，2010年中国共生产钛加工材38323t，同比增长53.5%，比以往产量最高的2008年增长38.2% 。

表1 我国海绵钛的产量

生 产 企 业 遵义钛业 锦州华神 洛阳双瑞万基 朝阳金达 唐山天赫 朝阳百盛 抚顺钛业 鞍山海亮 宝鸡力兴钛业 中信锦州铁合金股份 攀枝花欣宇化工 山西卓峰 锦州华泰金属工业 四川恒为制钛 产量，t 14248 9182 8850 6200 5500 4300 3700 1500 1286 1200 670 500 400 234

小 计 57770

至今海绵钛的世界产量扔不大，根本原因在于成本太高。而成本高的根本原因又在于：

（1）工序多、流程长、生产周期长。从炼钛渣算起到产出海绵钛需时在15-20天以上，单是还原—蒸馏，1-3t炉，需5-6天；5t炉需8-10天。

（2）能耗太大。镁钛联合企业生产1t海绵钛的电耗在3.5x10^4 kw.h以上（其中钛生产和镁电解各约占1/2）

（3）过程不连续，间歇操作，劳动强度大。 （4）“三废”较多，处理费用高。

（5）原材料和设备费用贵，一次性投资大（1t海绵钛建设投资约13万-15万元）