鈦行業“十二五”規劃研究
1.1 鈦的性能及應用領域
鈦在地殼中的含量極為豐富,位居鐵、鋁、鎂后的第四位,易于開采。鈦及其合金具有比強度高、耐腐蝕、無磁性、低阻尼、高低溫性能好、與碳復合材料的相容性好、生物相容性好等突出優點,并具有超導、形狀記憶和儲氫特性,在太空、陸地、海洋及人體中廣泛應用,是當代最具有技術魅力的金屬材料,被人們美譽為“太空金屬”、“海洋金屬”、“全能金屬”。
鈦合金是現代金屬,是重要的戰略金屬。鈦在國民經濟中的應用,反映一個國家的綜合國力,經濟實力,國防實力,是高新技術不可或缺的關鍵材料,目前世界上主要經濟體都競相發展鈦工業。縱觀世界鈦工業的發展史,社會的現代化程度越高,用量就越大,換句話說,用鈦量的多少是一個國家發達程度的標志。
鈦的應用非常廣泛,其最大的應用市場的航空航天領域,主要用于機翼、機翼箱配件、緊固件、前后機身零件、地面梁、作為軌道、機翼肋骨、門及門框、發動機配件、起落架等,以及機載設備、火箭、人造衛星、導彈等。
在非航空鈦市場,主要包括石油、能源、冶金、輕工、制藥、醫療、海洋工程建筑裝飾、汽車制造、體育休閑等領域,幾號覆蓋了所有的產業。就中國鈦市場而言,發展潛力最大的是航空航天,但目前最大的市場是非航空鈦市場,僅化工領域用鈦量就占整個鈦市場的45%左右,鋼鐵、電力、醫療、汽車等領域用鈦量也將有很大的增長期望。
1.2 國內外鈦冶煉加工的裝備、技術、質量現狀
1.2.1 鈦的冶煉
(1)氯化生產
獨聯體國家的富鈦料由于二氧化鈦的含量較低,鈣、鎂氧化物的含量較高,均采用熔鹽氯化的方式,它是錢蘇聯冶金工作者成分利用本國資源的范例。但它的致命弱點也是顯而易見的,副產大量的廢鹽。
目前以美國、日本的沸騰氯化生產技術最為先進,爐子的大型化為海綿鈦、鈦白大規模生產創造了有利條件,美國最大的沸騰氯化爐爐床直徑達到了Φ5000mm,粗TiCl4日產達到500t/臺。由于日本、美國主要使用的是天然和人造金紅石,富鈦料品味高、雜質少,因此產量高,消耗低,“三廢”少,勞動生產率高。日、美均采用計算機控制生產。
由于原料的原因,國內除中信錦州鐵合金股份有限公司采用熔鹽氯化外,各廠家均用有篩板、無篩板沸騰氯化技術生產粗TiCl4,由于爐床反應段直徑較小,因而爐產能較低,為了突破這一難題,遵義鈦業、撫順鈦業自主設計了爐床直徑為 Φ2400mm(設計日產能97t/臺,氯耗為每噸TiCl4 1.05t)、Φ2560mm的無篩板大型沸騰氯化爐,但是目前為止,這兩臺氯化爐都未能達到設計產能。由于各方面的原因,我國在20世紀80 年代開始的氯化爐大型化的工業試驗停止了腳步,致使我國在大型氯化爐的設計上缺乏基礎數據。因此氯化是我國與國外先進技術差距較大的一道工序。
“十一五”期間,洛陽雙端萬基、遵寶鈦業分別從國外引進整套Φ2400mm(設計日產能125t/臺,氯耗為每噸TiCl40.95t)的大型沸騰氯化爐生產技術,目前正在進行技術攻關,通過消化吸收國外先進技術,以盡快縮小我國氯化技術與國外的差距。
(2)精制生產
獨聯體國家均采用鋁粉除釩工藝技術,日本主要采用氯化氫除釩工藝技術,美國采用有機物除釩工藝技術。上述三種方法技術上都是成熟的且能連續生產,產能大,消耗低,成本低,生產勞動率高,產出的“三廢”少且便于治理。三國均使用計算機控制生產。
目前,國內大多數廠家均采用銅絲除釩工藝。銅絲除釩工藝落后,單塔產能低,且不能連續生產,失效銅絲的清洗又帶來新的污染,銅釩混合物無有效的回收手段。國內僅遵義鈦業實現了計算機控制生產,其余廠家均采用人工操作,因此精制工序同樣是我國與國外先進技術差距較大的一道工序。 國內僅中信錦州鐵合金股份有限公司等少數幾家采用有機物除釩工藝,北京有色金屬研究總院研究的一步法鋁粉除釩工藝目前還在天津化工廠進行工藝試驗。“十一五”期間,洛陽雙端萬基、遵寶鈦業分別從國外引進了整套植物油除釩技術。通過技術關,以盡快縮小我國精制生產技術與國外的差距。
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