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钛冶金的六类工艺的方法

来源:钛合金,钛棒,钛板,钛丝,钛管,钛设备 发布时间:2014-5-13 14:15:31

我国学者曾经进行过镁法共还原制取Ti-MO钛合金的研究。该法分两步,先氯化金属钼制取MoCl5;再将其加入TiCl4中,然后搅拌均匀后用镁法工艺共还原制得海绵钛钼合金。包括TiO2生产在内的钛工业每年需要消耗大量的钛资源,随着金红石资源的逐渐枯竭和价格上涨,人们都转向使用价廉的丰富的钛铁矿。

(1)高温液相镁还原法。高温液相还原是在钛的熔点(1668度)以上的温度下进行,此时
呈液体状态,反应器充惰性气体氩(或氦),并保持0.5~lMPa的压力以使生成的MgCl4呈液体状态存在。由于密度的差别,MgCl2浮在液体钛的上面,液体MgCl2和液体钛可连续或间歇放出,因此还原过程可连续进行。取出的液体钛在真空下固化为产品钛锭,这就省去了海绵钛中间过程,预计可大幅度降低金属钛的生产成本。

高温液相还原反应的主要困难在于液体钛活性很大,反应器材料问题难以解决。为解决这个问题,曾试验了一种冷却反应器壁的方法,即控制温度使反应器壁和高温反应区间形成一层凝固层,以避免液体钛与反应器壁直接接触。但凝固层的形成和保持需要高精度的温度控制,能否适合大规模操作还需要进一步探索研究。

(2)氟盐法,又称铝还原法。由美国矿务局奥尔巴尼研究中心发明的。它是用铝还原钛的氟盐制取钛合金,然后脱除合金中的铝制得海绵钛或钛粉。1985年建立了试生产厂,随后因故停产。我国学者也曾对此法进行过探索性研究。

(3)电解法。美国、日本、前苏联、意大利、法国和中国都对该法进行了长期和深入的研究。早期的电解槽构型为隔膜式和篮框式。80年代初,美国道一豪梅特钛公司曾一度建厂试生产,后停产关闭。1988年意大利马克吉纳塔公司宣布采用双电极的新型电解槽工艺建厂进行试生产,其后由于未达到预计的技术经济指标,也被迫停产关闭。

(4)流动式连续气相冶炼法。由大胶钛公司提出,它是把作为种子的金属钛粒装入反应器中。从反应器下部吸入原料TiCl4和金属镁气体,在反应器内沸腾,TiCl4在处于流动状态的钛粒表面上被镁还原成金属钛。金属钛粒达到一定粒度后连续地取出。严格地讲,这是一种半连续法工艺。

(5)连续液相还原法。日本学者深入研究了在普通温度下(1000度)液相还原的可行性。具体实验方法为,在镁还原工艺的反应器内,预加锌,并用MgCl2层隔开镁和锌,同时加入TiCl4和金属镁。还原生成的钛沉降至下部锌中,形成低溶点Ti-Sn合金。含钛分别为10%、17%、25%的合金,其熔点相应为800度、900度、1000度,连续排出液态合金,然后将其进行真空蒸馏除锌,即得海绵钛。

(6)共还原制取钛合金。前苏联学者曾研究过从含钒废料即VOCl3-TiCl4用镁法共还原制取Ti-V合金的方法。该法分三个步骤,首先是将VOCl3-TiCl4在熔盐氯化炉中加碳氯化制取TiCl4-VCl4液体;其次将其精馏精制,得到纯TiCl4-VCl4液;然后按镁法工艺用它制得海绵钛钒合金。另外,他们还进行过类似的镁法共还原TiCl4-MoCl5制取钛钼合金和钠法共还原TiCl4-VCl4-MoCl5制取钛铝钒合金粉的研究。

另外,为满足制造飞机发动机转动件的质量要求,已采用冷床炉熔炼来去除钛和钛合金中的氮化物、氧化物等低密度夹杂和钨、铌等高密度夹杂。

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