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钛冶金

1、钛冶金简史钛位于元素周期表第四周期第IV副族，原子系数为22。钛在地壳中的含量十分丰富，按结构金属算，仅次于铁和铝。20世纪初，钛以化合物和金属添加剂的形式被应用到各个行业，随着镁热还原法的研究成功及各种用途的开发，全世界钛的产量迅速地从1948年的2吨增加到现今的10万吨。我国的钛合金工业始于建国后，现今较著名的企业有宝鸡钛业，攀枝花钢铁公司等。2、钛的性质金属钛为银白色，外观似钢。钛的熔点为1660℃，沸点为3302℃，密度为4.506～4.516g/cm3，钛的机械强度比铁大一倍，比铝大5倍。钛合金的强度和钢相当，但密度只有钢的57%。钛的耐腐蚀性和不锈钢差不多，在冷水和沸水中均不受腐蚀。常温下，钛的表面被一层牢固的氧化—氮化膜覆盖，使得金属钛不在继续被氧化。基于钛的这些优异性能，因此钛具有十分广泛的用途。3、?钛的用途钛和钛合金是理想的高强度、低密度结构材料。因此在航空、航天、国防等工业用途十分广泛。具体地讲就是用来制作诸如：飞机、宇宙飞船外壳，各类发动机部件以及潜水艇等。与此同时，利用其耐腐蚀性，记忆功能等特点，在化工冶金，医疗日用品等行业也有着很重要的应用前景，其中很值得一提的就是人造关节，假肢等等。4、钛矿物钛通常是以二氧化钛或钛酸盐的形态存在。钛同硅、铌、锆等元素形成络阴离子的倾向。因此有组成复杂的硅钛酸盐、钛铌酸盐和钛锆酸盐等形态存在的矿物。目前生产钛最主要的矿物原料是金红石和钛铁矿。金红石中TiO2的质量分数为95%左右，是优质的工业原料，但储量较少。钛铁矿的组成为FeTiO2，它的分布最为广泛，呈黑色或黑褐色。常与磁铁矿（Fe3O4）或赤铁矿（Fe2O3）伴生在一起。因此通常将其称为钛磁铁矿或钛赤铁矿。钛铁矿经选矿后可获得TiO2质量分数为43～60%的精矿，其中主要杂质是氧化铁，质量分数为25～35%，其余少量杂质为镁、钙、硅、铝、锰、钒等，它是我国目前主要的炼钛原料。我国的攀枝花地区钒钛磁铁矿经选矿后得到含钛高的铁精矿和钛铁矿精矿。冶炼这种高钛的铁精矿，可得到含TiO2质量分数约为24%的高炉炉渣，经过多年努力，这种高炉渣已成为我国重要的钛资源。5、处理钛铁矿的原则流程钛提取冶金的主要产品有钛白、海绵钛、钛铁合金、金属钛粉等。由于天然金红石的储量和产量有限，因此世界各国在工业生产中，主要还是采用钛铁矿作为生产钛化合物和金属钛的原料。首先要将钛精矿进行还原熔炼。还原熔炼的目的是：在电炉内，用沥青和石油焦使钛铁矿（FeTiO3），可看作是铁和钛的复合氧化物（FeO?TiO2）选择性地还原出生铁，得到TiO2被富集了的钛渣，其中TiO2的质量分数可达到85～95%，配入碳进行氯化，得到粗TiCl4，用化学法和精馏法净化除去在此过程一同形成的VoCl3，SiCl4，AlCl3，FeCl3等杂质，得到含杂质低的可用来生成金属钛或钛白的纯TiCl4，若生产海绵钛，可采用金属热还原或熔盐电解两种方法。在镁（钠）金属热还原法中，可得到以金属钛为主，且含有相当数量MgCl2（或NaCl）以及过剩还原剂的还原产物。镁金属还原法的还原产物经真空蒸馏除去MgCl2和镁，得到海绵钛矿，经破碎，分选，即得到海绵钛。钠还原法所得到的产物经破碎，酸洗溶去NaCl以及低价钛的氯化物等，也得到海绵钛块。此外，流程图中还示出了用硫酸法分解钛铁矿或钛渣生成钛白，以及纯TiCl4经氧化生产钛白的方法。用钛精矿生产海绵钛工艺可分为三大步骤，即：（1）富钛料的制取（2）TiCl4的制备（粗TiCl4的制备以及纯TiCl4的制备）（3）TiCl4的还原用钛精矿生产钛白粉工艺可分1、硫酸法2、氯化法。6．富钛料的生产无论是生产海绵钛，还是生产钛白，其中都要涉及富钛料的制取。所谓的富钛料的制取就是指由钛铁矿精矿经处理后获得钛品位较高的物料，一般来讲其TiO2质量分数应大于85%。6.1生产富钛料的目的

（1）减少其它原料的消耗，降低生产成本（2）减轻后续分离、净化和处理副产物工序的负担，简化工艺过程（3）?增大设备单位容积的产能6.2富钛料的生产方法

按照最终产物的分类，可分为生产钛渣的还原熔炼法，以及生产人造金红石的选择氯化法、还原锈蚀法、酸浸法和还原磁选法等。6.2.1钛铁矿的还原熔炼法

各种钛铁矿精矿中铁主要以FeO和Fe2O3形式存在，由于钛和