淺談如何提高鎂法生產海綿鈦生產效率

陳楊

摘要：生產效率的提高一直是目前國內各海綿鈦生產企業追求的目標，因為生產效率的提高伴隨著能耗的降低及企業綜合實力的提升，相信通過不斷摸索與努力，我們一定能走到世界前列。

關鍵詞：鎂法生產海綿鈦;生產效率;提高措施

1海綿鈦制備工藝現狀

1.1金屬熱還原工藝

金屬熱還原工藝是生產海綿鈦的主要方法，包括Kroll（鎂熱還原法）、HunLer（鈉熱還原法），隨著采用HunLer法生產海綿鈦的美網RMI以及英國狄賽德鈦公司的關閉，后者已經被淘汰，Kroll法現占據主導地位。

1.2 FFC工藝

該工藝是熔鹽電解同態二氧化鈦制備海綿鈦的新工藝，南英國劍橋大學的FraV、Farting和Chen丁2000年提出。該工藝是在9500C條件下，以固體Ti0，作為陰極，石果作為陽極，在CaCl，熔鹽電解質中發生電化學反應，TiO2在陰極發生還原反應，沉積到電解槽底部：

TiO2+4e-=Ti+202

（1）

石墨陽極被氧化成CO或CO2。由于采用熔融CaCl2為電解質，電解過程中很難避免Ca2+被還原為金屬Ca，因此還可能發生如下的化學反應：

TiO2+2Ca=Ti+2Ca0

（2）

FFC 工藝的主要優點是流程短、工藝簡單、能實現連續化生產。同時，Ti02容易獲得、存儲和運輸。FFC 工藝比當前常規冶煉工藝更直接、更干凈，理論上該工藝可以減少用傳統冶煉法生產鈦50%的成本。國內昆明理工大學、重慶大學、中科院過程工程研究所、東北大學等都進行了嘗試性探索研究。但隨著對FFC 工藝的進一步深入研究，該工藝暴露出的問題也越來越多，主要包括：

①電解速度、電流效率低、反應速度慢、產率低，電解12h的電流效率僅有20%左右;②電解質吸水嚴重;③雖然工藝簡單，設備操作方便，但是對于擴大生產規模并生產出合格的產品還存在一定的問題;④電位很難控制。

2影響生產效率因素

2.1還原加料速度

還原期間加料速度是制約生產效率的重要因素之一，若能在保證海綿鈦質量的前提下適當提高加料速度不但可以縮短還原周期、節約電耗，還可以增加投爐數量、提高產能。

2.2排氯化鎂見鎂

鎂還原四氯化鈦是一個強烈的放熱反應，其副產品氯化鎂在1000℃下密度比鎂略大，隨著反應的進行逐漸沉入反應器底部并將底部的鎂擠到反應器上部繼續反應，隨著加料量逐漸增加反應器空間逐漸變小，需要將氯化鎂按要求分階段排出，在這一過程中若由于溫度或料速等的影響易導致產生的氯化鎂難以沉人反應器底部，底部的鎂也無法上升到反應器上部，就容易導致排氯化鎂時將鎂帶出反應器，導致鎂的損失，一般出現這種現象都需采取停料恒溫，然后再加排氯化鎂。因此排氯化鎂見鎂直接導致生產的停頓，停料恒溫不但導致消耗大量電能，也延長了反應器的占爐周期，降低了生產效率。

2.3轉蒸餾操作

還原結束后進行轉蒸餾涉及到的主要操作有爐殼檢漏、熱電偶定位、冷熱端反應器過道對接及過道焊接完后整體檢漏等，這一過程涉及大量人員操作及行車配合等問題。

2.4蒸餾期間過道及內加熱器故障

蒸餾期間沒備故障易導致生產過程中工藝參數不符合規程要求，甚至引起生產停頓，因此選擇性能良好的過道及內加熱器是保證生產順利進行的根本。

3改善措施

3.1提高還原加料速度

鎂還原四氯化鈦加料速度理論值為llOkg/h.m-2，反應器直徑越大加料速度理論上可以越大。某廠反應器直徑為1.8m，理論計算加料速度約為280kg/h，在保證產品質量的基礎上將加料速度增加到300kg/h進行實驗，結果如下：

從上表可以看出，提高料速后還原周期普遍下降了20h左右，而且鈦坨品質得到了提升。

3.2選擇合適的工藝控制參數

針對還原期間見鎂問題可以針對排氯化鎂實際情況采取排氯化鎂前適當提前反應器底部溫度、調節料速、反應帶溫度精心控制等方式來達到防止見鎂的目的。蒸餾期間豎管頻繁堵塞也與蒸餾期間冷端溫度及水位控制有關系，應加強監控，注重數據統計及經驗積累。

3.3加強設備選型及維護

選擇適合蒸餾期間使用的過道及內加熱器，針對頻繁拆裝帶來的設備損壞等問題應加強監督，注意設備維護，統一放置完好及檢修中設備，設備使用前進行檢查，做好標記。

4結束語

由于鎂還原法生產過程幾十年來變化甚微，要想通過改變工藝操作來達到降低成本的目的難度可想而知，我們只能在現有操作的基礎上將生產效率提高，減少占爐周期，提高產能，最終達到降低生產成本的目的。

參考文獻：

[1]周立國，海綿鈦生產中鎂還原工藝關鍵技術研究[D].云南：云南大學，2016.

[2]江書安，朱輝，龍翔.多極鎂電解槽在海綿鈦行業的應用[J].云南冶金，2016，45（05）：58-61.