主要钛产品生产工艺流程.doc

-- -= 主要钛产品生产工艺流程 成都工业学院 材料工程学院 邹建新 攀枝花学院 材料工程学院 彭富昌 1 钛产品生产原则流程 所有钛产品的最初原料都是含钛矿物， 通常为钛铁矿。 最终钛产品有两种， 一是单质的 金属钛，二是氧化物 TiO 2，前者作为结构性钛（合金）材料，广泛用于航空航天、海洋、 化工及高档民用等领域， 后者作为功能性钛白粉颜料，广泛用于涂料、 造纸、 塑料及电子等 领域。钛铁矿经选矿工艺后成为钛精矿， 钛精矿经熔炼为钛渣或经湿法冶金处理为人造金红 石或富钛料， 钛精矿或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白的原料， 与浓硫酸酸解后生产钛白粉， 氯 化钛渣或人造金红石经氯化后生成四氯化钛， 再用镁高温还原生产海绵钛， 海绵钛经高温熔 融为钛锭，即可进一步加工成钛材。工艺流程如图 1 所示。 图 1 钛产品生产原则工艺流程 2 钛渣生产工艺 电炉熔炼钛渣的工艺流程包括：配料，制团（可选） ，电炉熔炼，渣铁分离，冷却炉前 钛渣，破碎，磁选，获得成品高钛渣等步骤。 钛精矿与碳还原剂一起置于高温电弧炉中熔炼， 铁氧化物被还原为金属铁， 余下部分为二氧化钛、 氧化钙、氧化镁、二氧化硅的熔融混合物， 冷却后即为钛渣。如图 2 所示。其中的半钢是指电炉熔炼后获得的含碳较高的铁水。 还原剂 钛精矿 预处理 电炉熔炼 炉气 处理 半钢 钛渣 煤气回收 增碳脱硫 冷却、破碎 铸造 磁选、筛分 铸锭 成品钛渣 图 2 电炉熔炼钛渣的原则工艺流程 3 硫酸法钛白粉的生产工艺 钛白生产方法包括如下三种：①硫酸法， 可生产金红石型和锐钛型钛白；②氯化法，国 内仅中信锦州钛业、云南新立、洛阳万基、漯河兴茂、攀钢在生产或在建，国外 55%企业采 用，只能生产金红石型钛白；③盐酸法，尚未产业化，新西兰曾进行试生产，国内不少学者 也开展过实验研究。 生产钛白的硫酸法与氯化法各有优缺点， 业界评价褒贬不一。 硫酸法会产生绿矾和废酸， 但可综合利用， 氯化法产生的氯化废渣处理难度较大， 一般只能深埋， 国内攀钢集团已开发 了一种可以有效回收利用氯化废渣的专有技术。硫酸法可生产锐钛型钛白，但氯化法不行。 随着环保成本的增加，硫酸法钛白粉厂只要愿意增大资金投入，其 “三废”污染问题是可以 得到较好解决的。 硫酸法生产钛白是成熟的生产方法， 使用的原料为钛精矿或钛渣， 以及矿渣混合物。 硫 酸法钛白生产，实际上是一个通过分离、提纯等化学和物理方法，去除钛精矿（钛渣）中的 杂质，只保留 90%以上 TiO2 的一个化工过程。 硫酸法钛白生产的主要环节包括： ①酸解；②钛液水解；③偏钛酸盐处理；④偏钛酸煅烧；⑤钛白后处理。 生产钛白的原料：钛精矿或钛渣、硫酸（本节以钛精矿为例） 。生产钛白的产品：金红 石型钛白或锐钛型钛白， 另外副产硫酸亚铁。 硫酸法生产钛白主要由下列几个工序组成： 原 矿准备，用硫酸分解精矿制取硫酸钛溶液，溶液净化除铁，由硫酸钛溶液水解析出偏钛酸， 偏钛酸煅烧制得二氧化钛以及后处理工序等。原则工艺流程如图 3 所示。 图 3 硫酸法生产钛白原则工艺流程 4 四氯化钛的生产工艺 对于四氯化钛的生产过程， 虽然各个企业工艺流程上稍有差异， 但主要是由配料、 氯化 和精制三部分组成。 配料工段来自高位料仓合格粒度的富钛料与破碎、 干燥后的焦碳按一定 配料比加入到螺旋输送机， 经初混后送入流化器， 风送至氯化工段， 经旋风和布袋收尘卸入 混合料仓，供氯化炉使用。 氯化工艺主要采用了沸腾氯化和熔盐氯化两种氯化方法。 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 ( 主要是独联体国家采用， 我国攀钢、 锦州也采用 ) 。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 高钙镁原料。熔盐氯化的工艺流程如图 4 所示。 粗四氯化钛精制是指除去粗四氯化钛中的 杂质 ，产出纯四氯化钛的过程。 粗四氯化钛含有多种溶解或呈悬浮状的杂质， 工业上常采用 沉降过滤法除去固体悬浮物， 用蒸馏 -精馏法和化学法除去溶解在四氧化钛中的硅、 铝、铁、 钒等氯化物杂质，获得纯度在 99.95% 的精四氯化钛。 粗四氯化钛精制流程如图 5 所示。 图 4 熔盐氯化原则工艺流程 图 5 粗四氯化钛精制原则流程 5 氯化法钛白的生产工艺 氯化法钛白主要有以下三大工艺过程。①用高品位钛铁矿或天然金红石、人造富钛料， 采用氯化工艺生产粗 TiCl 4；粗 TiCl 4 经过提纯制取精 TiCl 4。②精 TiCl 4 气相氧化制取符合 颜料性能的金红石型 TiO2 粒子。③后处理生产出适应不同用途的产品。 氧化工序工艺简单，流程短，但技术难度很大。从氯化精制车间来的精 TiCl 4 气体需经 预热，再送入 AlCl 3 发生器，共同