海绵钛生产过程产生的残钛的利用

海绵钛生产过程产生的残钛的利用

伍晓伟

新疆湘润新材料科技有限公司  新疆哈密市伊州区  835217 

摘要：钛金属是一种性质十分稳定的金属，具有优异的抗腐蚀性、生物亲和性，同时在材料强度方面也有很大的优势，在医疗以及航空航天等领域得到了广泛的应用。钛金属储量巨大，是二十一世纪继铁、铝之后的第三大金属。海绵钛生产是钛金属行业的基础环节，目前针对海绵钛的生产主要是应用金属热还原法，在生产过程中会有部分钛被氯、氧、氮和铁污染，导致其性能下降，无法作为合格的加工材料，这种钛被称为残钛，如何对生产过程中的残钛进行回收利用是生产企业重点关注的问题。基于以上认识，本文从残钛的用途出发，分析残钛回收利用环节的问题以及回收利用的思路，希望该研究能够为海绵钛生产过程中残钛的回收利用提供一定的思路。

关键词：海绵钛；残钛；回收利用

随着我国工业化水平不断提升，尤其是航天航空工业的发展，市场对于钛材的需求也在不断提升。在此背景下，我国海绵钛生产规模不断扩张，但是由于钛金属性质较为特殊，在现有的生产工艺下，往往会产生大量的残钛，针对海绵钛生产过程中产生的残钛，如果不能妥善的回收利用，不仅会导致大量的浪费，而且会对环境产生很大的影响。在这种情况下，就需要海绵钛生产企业充分重视残钛的回收利用，建立完善的回收利用机制，从而进一步提升企业的经济效益，并起到节约资源保护环境的作用。

1.残钛的主要利用方式

国内现有的钛合金在钛坨的上表皮、底皮和局部边缘都有氯和氧的存在；其中氮、铁等杂质含量较高，占钛坨总质量的6%~8%，不适合用作钛合金的加工材料。所以，在最初的海绵钛制造过程中，存在着大量的残钛。之后，人们才知道，这种残钛可以在多个方面发挥作用，比如作为冶炼的助剂和用于铝制厂的微晶细化剂。通过精挑细选、充氩法保留的部分残钛，可以作为添加剂，用于钛铸造和钛的粉体冶炼。钛合金在粉碎时所生成的钛粉末低于20目，可用作钛过滤器、炼钢添加剂钛块、电焊条、涂料，钛酸钾，节庆烟花等原材料。氢化后的残余钛粉末可以用于铸造铝合金及镁电解海绵钛的渗钛。此外，残钛还可以用于冶炼70%的高钛铁粉等。

目前来看，在海绵钛生产过程中，针对残钛的利用，主要是对残钛中的杂质进行分离，将分离后的残钛用颚式破碎机破碎成小于50mm的钛块，并将钛块与小于20目的钛粉进行混合，用油压机压制成含钛量大于94%的钛块。这些钛块可以用于低钛钢的制造，相比于用铝热法制造的低钛钢，添加残钛制造的低钛钢具有明显优势：首先，采用钛块作为炼钢添加剂，可以降低生产成本；其次，添加残体来熔炼钢铁，能够在浇注过程中保持高温，有利于铸坯的生产；在次，残钛的加入，可节约还原剂铝的用量，节约电力；最后，工人可以在极短的时间里，将钛块添加到钢铁中，从而减轻了工人在高温下的工作压力。

2.残钛回收利用环节存在的问题

2.1废料标准不统一

我国残钛资源的回收利用缺乏统一的标准，这对于残钛的回收利用来说一个很大的制约因素。目前，我国已有60余种钛合金产品，其冶炼工艺的差异导致了不同等级的残钛在回收和利用过程中不能统一处理。此外，不同类型的残钛若混在一起，将给后续的处理、再利用造成很大的困难，因此，必须制订相应的残体废料标准，并对市场进行规范。

2.2废料回收局限于钛材生产企业

目前来看，仅有少部分钛材生产企业掌握残钛的回收利用技术，我国海绵钛生产总量巨大，但是在残钛的回收利用环节还有所欠缺。主要是残钛的处理有比较大的技术难度，在回收利用的过程中有多种因素会影响钛材的质量，所应用的处理工艺以及设备会直接影响铸锭的质量，尤其是熔炼工艺对于残钛的最终形态具有决定性的影响。在残钛的回收利用方面，只有系统的性的掌握了相关的处理工艺，并有先进的设备作为依托，才能确保残钛回收利用的质量与效益。

2.3回收利用过程不规范

在残体回收利用过程中，所应用的处理工艺是否规范，会直接影响残钛的最终处理质量以及成本。现阶段随着科学技术不断发展，残钛处理工艺也得到了改进，但是在实际处理环节中，仅有部分企业建立起了较为科学合理的规范标准，大部分企业对于残钛的处理，还缺乏有效的规范控制，这就导致在处理残钛的过程中容易混入其他杂质，从而导致产品品质下降。

3.我国残钛回收利用思路

现阶段，我国钛工业有了很大的发展，海绵钛产量逐年增加，针对残钛废料的处理也持续了多年，但是从残钛处理技术的应用来看，与世界一流水平还有一定的差距，这不仅导致残钛资源大量浪费，同时也在一定程度上制约了钛工业的进一步发展。为了实现对残钛有效的回收利用，推进残钛回收工艺创新，需要从以下几方面入手，提升残钛的回收利用能力:

3.1完善标准制定，提升废料回收质量

针对残钛的回收利用，首先需要保证其品质，目前来看，由于在残钛回收利用的过程中缺乏统一的标准作为支撑，导致残钛处理品质不一，残钛处理工艺应用不合理。针对这问题，需要加快标准制定，针对不同牌号钛合金的特点，制定不同的回收利用标准，并明确处理过程中需要应用的工艺，以及处理质量要求，从而为残钛处理提供指导，同时也有利于建立更加规范的残钛回收市场，进一步提升残钛回收应用质量。

3.2建立科学合理的回收利用程序

残钛回收利用工艺流程复杂，具有比较高的难度，在回收利用的过程中有多种因素会影响回收利用品质。因此在残钛回收利用的过程中需要建立科学合理的回收利用程序，在这一方面需要参考国际先进经验，发挥大厂的行业龙头作用，结合残钛回收利用的工艺特点以及实际的市场情况，确保所制定的回收利用程序具有较强的可实施性。同时也需要加强对残钛回收利用环节的监督，确保回收利用程序能够得到有效执行，进一步强化对残钛收集、回收以及利用的全过程控制。

3.3加强技术研发

提升残钛回收利用能力，加强先进技术应用是关键，在残钛处理的过程中所应用的技术以及设备直接决定了残钛处理质量，以及残钛处理经济性。现阶段，我国残钛处理技术有了很大的进步，但是由于残钛市场起步较晚，在技术以及设备开发方面与发达国家还有很大的差距。针对这一问题，需要进一步加强技术投入，推进熔炼设备技术改造，研发废料回收新设备，如EB炉等，此外需要加强企业间的技术合作，建立行业技术联盟，加速相关技术的研究，从而为残钛的回收利用提供技术支撑。

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