还原剂对海绵钛品级率的影响分析

还原剂对海绵钛品级率的影响分析

李剑波

李剑波

遵义钛业股份有限公司贵州遵义563004

摘要：对镁热法生产海绵钛进行还原的过程中的加镁量和加镁形式以及具体的还原副产物排放等对于海绵钛质量产生的影响给予相关的分析。进行研究的结果显示，海绵钛等级会伴随着还原剂镁里杂质元素含量的提升而有所减少，稳定控制还原过程中加镁量能够保持稳定反应的液位同时提升OA级海绵钛其自身的比例；OA级海绵钛炉次冷凝镁脱气耗的时候比≤1级品炉次平均低了1H。熔镁和加镁耗的时候对于产品自身的品级率并不会产生非常显著的影响，还原过程副产物氯化镁其自身的顺利排放可以使得海绵钛自身的等级率得到有效的提升。

关键词：海绵钛；还原剂镁；品级率

镁热还原真空蒸馏生产海绵钛主要包括镁还原四氯化钛，还原产物减压蒸馏和海绵钛产品后处理三个阶段。其中，还原和蒸馏工艺为生产海绵钛的核心工艺，也决定了海绵钛产品关键工艺的质量。在还原和蒸馏过程中，四氯化钛和还原剂镁在还原罐中反应生成海绵钛。在实际生产过程中为了确保尽可能地还原氯化钛，往往还要加入过量的还原剂金属镁，目前生产设备厂家根据自己的不同采用镁锭或液态镁作为还原剂。在海绵钛牌号上使用还原剂和使用镁有不同程度的影响。我国海绵钛厂采用7.5t大型“I”型半联蒸系统，具有容量大，产品质量好等优点。然而，液态镁的质量在还原过程中往往会波动，固态镁锭被大量使用。为了进一步优化生产工艺，解决实际生产中存在的问题，本文分析了添加镁和镁对海绵钛制备过程的影响，为优化还原工艺和提高海绵钛品位提供依据。钛产品。

1.试验原料及设备

用于还原过程的精制TiCl4的含量为（％）：TiCl499.97-99.99，V0.0001-0.0003，TiOCl20≤0.0005，Si0.00016-0。00140，COCl2和乙酰氯≤0.0003，CS2≤0.00006。

海绵钛厂为还原镁用于生产液态镁成分，杂质元素Fe，Cl，Al，Cu含量高于购入的镁锭。

2结果和讨论

2.1加镁的方式的效果

实际还原生产过程中使用的还原镁主要还是固体的镁锭以及精炼冷凝镁，与海绵钛厂镁液电解镁厂的镁液。而还原剂进行添加的方有4种：一是只在其中加入镁锭;其次，将镁锭以及蒸馏冷凝镁共同混合同时加入其中;第三，液态镁和蒸馏浓缩镁完成有效的混合;第四是液态镁，凝结的冷凝镁以及共同的镁锭融合在一起。在当前我们国家的生产情况下，液态镁其自身的量可能会对海绵钛自身的品位产生影响。

产品为A级氧化铝海绵，液体镁含量是在46.7％，加镁形式主要有镁锭+液态镁+冷凝镁，其余53.3％的炉采用镁锭+冷凝镁产品。不到1级炉液镁含量占75％。≤1级炉液镁的比例达到0A级炉的6.67个百分点。液态镁中Fe，Cl，Ni，Al，Cu含量高于外购镁锭，液态镁中氯含量为外购镁锭的3倍。镍的含量约为购买镁锭2次。增加液态镁的比例使得海绵钛的分级率下降。因此在海绵钛厂镁电解车间产出的精制镁质量状况并不理想，镁液比例越高，海绵钛制品的品位越高，影响越大;降低镁中杂质元素的含量，保护液态镁的质量是提高海绵钛产品质量和档次的有效手段。

2.2加上镁的影响

还原过程中加入到还原罐中的镁的实际用量直接影响到还原罐中液面与反应的界面，还原反应速度和海绵钛的形成。控制镁添加量以控制还原反应是重要的。图2显示了还原过程中不同等级产品的实际镁添加量。该产品是0A级海绵钛还原工艺，除镁量为12500?13126kg，平均为12960kg，低于13000kg投料量的投加量为14.3％，相应的还原槽对应的初始反应水平保持在0.96m，波动较小。而海绵钛产品低于一级炉的还原工艺加镁含量为12500?13090kg，平均为12916kg，投料少于13000kg的比例为18％，相应还原罐初始反应平均水平为1.1m，与0A级海绵钛相比，还原反应初始反应水平波动较大。因此，稳定控制镁含量的还原过程可以稳定反应水平，降低约0.96m的初始反应水平可以提高0A级海绵钛的比例。

2.3冷凝镁的脱气和熔化的影响

0A级钛海绵钛脱气冷凝气的用量小于1级炉次的时间短，平均每炉少1h。0A级海绵钛凝镁熔化时间较长，平均每炉1.1h以上。当冷凝镁在还原罐中熔化时，时间越长，越有利于冷凝镁中吸湿水分的蒸发，从而降低原料中杂质元素的氧含量。

0A级海绵钛中使用的液态镁量相对较少。由于添加的镁锭数量较多，镁和镁的比例比≤1级提高的多，平均为7.4小时。熔化镁和镁的消耗量直接影响还原过程周期，但0A级海绵钛二次熔化镁镁消耗量一般较长，说明镁和镁消耗量的增加耗时较长，产品档次等级率不明显。

2.4氯化镁排放的影响

在还原过程中，加入TiCl4后，反应器中的镁逐渐消耗，大量的氯化镁累积，占到反应器的工作容积。当氯化镁的液位高于海绵钛时，会阻碍反应。所以定期排放氯化镁，当氯化镁释放量少于其生产量时，镁的表面不断高于海绵钛，并保持较小的波动，以保证对镁进行还原反应。另外，氯化镁的排放对液面波动有一定程度的影响。

从总排放风险来看，0A级海绵钛在二次还原过程中排放的氯化镁总量为28.3?31.9t，平均为30.0t。但≤1级炉排出的氯化镁总量为26.7?31.8t，平均为29.6t，≤1级炉排出的氯化镁总量小于28.85t。当四氯化钛与还原剂还原剂加入到等量的镁中还原时，减少了氯化镁的排放量，氯离子的还原量会相对降低，而剩余的镁罐较少，蒸馏过程中的蒸馏量相对较低，封闭蒸馏通道的可能性也相对降低。因此，还原过程应尽可能释放出氯化镁的副产物。

3结论

1）当海绵钛生产的精制镁质量不好时，液态镁比例越高，海绵钛产品等级越高，液态镁中杂质元素含量越低，液体保护镁质量是提高海绵钛产品质量和档次的有效途径。

2）稳定控制还原过程中加镁含量可以稳定反应水平，降低初始反应水平在0.96m可以提高0A级海绵钛的比例。0A级海绵钛冷凝镁脱气消耗量小于1级，每炉不到1h。镁和镁的消耗量直接影响还原过程周期，但产品品位率不明显，氯化镁还原过程副产品可提高海绵钛品位率。

参考文献

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