鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)

前言

鈦及鈦合金，由于其優(yōu)良的理化性質(zhì)和應(yīng)用效能，在許多行業(yè)都有著廣泛的用途。過去因為價格昂貴，鈦很長時間主要用于國防軍工，民用并不多。近年來，隨著我國鈦冶煉技術(shù)的進(jìn)步，鈦質(zhì)量提高，生產(chǎn)成本降低，鈦的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，銷售量激增。在這種情況下，老鈦廠不斷擴(kuò)產(chǎn)，新鈦廠紛紛上馬，鈦工業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢。鈦行業(yè)迅速發(fā)展，鈦方面的科技圖書的需求明顯加大。一方面，鈦廠職工的培訓(xùn)需要教材；工程技術(shù)人員需要參考書；另一方面，很長一段時間以來，由于在高校教育中生產(chǎn)實習(xí)次數(shù)減少，課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計取消，基本上都轉(zhuǎn)向做論文，學(xué)生工程訓(xùn)練有所削弱，高校有色及稀有金屬專業(yè)也需要這方面的教材和專著。因此，為適應(yīng)社會需求和滿足高校教學(xué)之需，我們編寫了《鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)》、《海綿鈦冶金過程工藝及設(shè)備計算》和《熱力學(xué)計算在海綿鈦冶金中的應(yīng)用》三本書。力圖從工藝原理、生產(chǎn)過程及設(shè)備方面，從理論和工程相結(jié)合的角度，比較全面、深入、定量地介紹和闡明海綿鈦的生產(chǎn)。這套書的撰寫資料主要來源于三個方面：一是作者長期從事教學(xué)、科研工作的經(jīng)驗和資料積累；二是國內(nèi)外有關(guān)鈦廠的生產(chǎn)實踐；三是有關(guān)期刊文獻(xiàn)和著作。書稿完成后，先后應(yīng)邀在攀枝花鋼企金沙鈦業(yè)有限公司和攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)公司向職工、干部和工程技術(shù)人員進(jìn)行了幾次講授，頗受大家歡迎和好評?，F(xiàn)正式出版，供讀者參考。在編寫這套教材過程中，得到恩師彭少方教授的鼓勵和關(guān)心，得到攀枝花鋼企金沙鈦業(yè)有限公司汪智德總經(jīng)理、張建安副總經(jīng)理的大力支持，萬仁述高級工程師也提供了一些資料，在此表示衷心的感謝。同時，對被我們引用了參考文獻(xiàn)的著作者們謹(jǐn)致謝忱。這套書能順利出版，得到了冶金工業(yè)出版社的大力支持，在此表示由衷的謝意。由于水平所限，時間倉促，不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。本書除可作為鈦廠職工培訓(xùn)教材和高等院校有色冶金專業(yè)學(xué)生教學(xué)用書外，還可供有關(guān)工程技術(shù)人員、研究設(shè)計人員參考。

內(nèi)容概要

《鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)》共有9章，主要從基本原理、工藝流程和主要設(shè)備等方面介紹了鎂熱法海綿鈦的生產(chǎn)。首先，從鈦冶金發(fā)展、鈦資源、鈦的應(yīng)用和鈦的生產(chǎn)方法開始；接著分別介紹了鈦及其重要化合物的性質(zhì)、富鈦料（人造金紅石和鈦渣）及粗Ticl4的生產(chǎn)（沸騰氯化及熔鹽氯化）、粗Ticl4的精制。富鈦礦生產(chǎn)涉及人造金紅石的生產(chǎn)、鈦渣熔煉、鈦渣生產(chǎn)工藝流程和主要設(shè)備及生產(chǎn)實踐，還有鈦渣熔煉過程中的物料平衡及熱量平衡，并列舉了有代表性的生產(chǎn)實例等；然后主要從理論基礎(chǔ)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)工藝和主要設(shè)備幾個方面介紹了鎂熱還原法生產(chǎn)海綿鈦、還原產(chǎn)物的真空蒸餾和海綿鈦處理、Mgcl2的電解和粗鎂的精煉等；最后介紹了海綿鈦生產(chǎn)中的“三廢”處理和工業(yè)衛(wèi)生。
《鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)》可作為鈦廠職工的培訓(xùn)教材，也可作為鈦業(yè)相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。另外還可以作為高等院校及中專院校有色及稀有金屬專業(yè)老師和學(xué)生的教學(xué)用書或參考書。

書籍目錄

1 概論1.1 鈦冶金發(fā)展簡史1.1.1 鈦的發(fā)現(xiàn)及實驗室研究1.1.2 鈦的工業(yè)化生產(chǎn)1.2 鈦資源概況1.2.1 鈦在地殼中的分布1.2.2 鈦礦物的種類及其一般特征1.2.3 鈦礦物形成的礦床1.2.4 鈦礦的儲量及其開采1.2.5 國內(nèi)外鈦精礦的化學(xué)組成1.3 金屬鈦的應(yīng)用1.4 金屬鈦的生產(chǎn)方法簡介2 鈦及其重要化合物的性質(zhì)2.1 鈦的性質(zhì)2.1.1 金屬鈦的物理性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)2.1.2 鈦的化學(xué)性質(zhì)2.1.3 鈦的力學(xué)性能2.2 鈦的重要化合物的性質(zhì)2.2.1 氧化物2.2.2 鹵化物及氯氧化物2.2.3 碳化物、氮化物、硼化物及氫化物2.2.4 鈦的無機(jī)鹽和有機(jī)化合物3 富鈦料（人造金紅石和鈦渣）生產(chǎn)3.1 人造金紅石的生產(chǎn)3.1.1 選擇性氯化法3.1.2 還原-銹蝕法3.1.3 稀硫酸浸出法3.1.4 BCA稀鹽酸循環(huán)浸出法3.1.5 濃鹽酸浸出法3.1.6 選一冶聯(lián)合稀鹽酸加壓浸出法3.1.7 稀鹽酸流態(tài)化浸出法3.2 鈦渣熔煉3.2.1 鈦渣熔煉概況3.2.2 電爐還原熔煉鈦渣的原理3.2.3 鈦渣的物相結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及主要物理性質(zhì)3.2.4 影響鈦渣熔煉的主要因素3.3 鈦渣生產(chǎn)工藝流程3.3.1 原料準(zhǔn)備3.3.2 電爐料制備3.3.3 電爐熔煉3.3.4 成品渣加工3.4 鈦渣生產(chǎn)的主要設(shè)備3.4.1 破碎磨粉設(shè)備3.4.2 電爐料制備設(shè)備3.4.3 電爐設(shè)備3.4.4 燒穿器和渣包3.4.5 磁選設(shè)備3.5 鈦渣生產(chǎn)實踐3.5.1 原料準(zhǔn)備3.5.2 電爐料制備3.5.3 電爐熔煉3.5.4 成品渣加工3.6 鈦渣熔煉的物料平衡及熱量平衡3.7 有代表性的鈦渣生產(chǎn)實例3.7.1 QIT公司的鈦渣熔煉3.7.2 南非理查茲灣公司（RBM）的鈦渣熔煉3.7.3 前蘇聯(lián)的鈦渣熔煉3.7.4 我國的鈦渣熔煉3.8 鈦渣電爐冶煉的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3.8.1 我國某廠6300kV·A電爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3.8.2 前蘇聯(lián)半密閉電爐熔煉鈦渣的主要指標(biāo)3.9 鈦渣生產(chǎn)的發(fā)展方向3.9.1 電爐的密閉化3.9.2 設(shè)備的大型化3.9.3 采用兩段法煉鈦渣3.9.4 在旋流爐中熔煉鈦渣4 粗TiCl4的生產(chǎn)——沸騰氯化及熔鹽氯化4.1 氯化過程的基本原理4.1.1 氯化過程的熱力學(xué)分析4.1.2 氯化過程的動力學(xué)分析4.1.3 影響氯化的因素4.2 氯化工藝4.2.1 氯化方法概述4.2.2 鈦渣的沸騰氯化4.2.3 鈦渣的熔鹽氯化5 粗TiCl4的精制5.1 精制的原理和方法5.1.1 粗四氯化鈦中雜質(zhì)的分類5.1.2 用蒸餾和精餾的方法除去高沸點雜質(zhì)和低沸點雜質(zhì)的基本原理5.1.3 除釩的原理和方法5.2 精制工藝流程5.3 精制主要設(shè)備5.3.1 浮閥塔5.3.2 銅絲塔5.3.3 蒸餾釜5.3.4 冷凝器5.4 精制工藝5.4.1 對粗TiCl4的要求5.4.2 精餾塔的操作5.4.3 銅絲塔的操作5.4.4 精TiCl4的質(zhì)量要求6 鎂還原法生產(chǎn)海綿鈦6.1 鎂還原TiCl4反應(yīng)的理論基礎(chǔ)6.1.1 鎂還原反應(yīng)的熱力學(xué)6.1.2 還原反應(yīng)的機(jī)理和動力學(xué)6.2 生產(chǎn)準(zhǔn)備6.2.1 原材料準(zhǔn)備（加液鎂工藝）6.2.2 還原設(shè)備準(zhǔn)備（滲鈦工藝）6.3 鎂還原TiCl4的生產(chǎn)工藝和主要設(shè)備6.3.1 工藝流程6.3.2 鎂還原生產(chǎn)過程及工藝條件的選擇6.3.3 還原結(jié)束及產(chǎn)品冷卻、拆卸6.3.4 還原過程可能發(fā)生的故障和處理6.4 還原設(shè)備6.4.1 還原反應(yīng)器的類型及優(yōu)、缺點6.4.2 還原主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)7 還原產(chǎn)物的真空蒸餾和海綿鈦處理7.1 真空蒸餾的理論基礎(chǔ)7.1.1 真空蒸餾的原理和過程7.1.2 真空蒸餾動力學(xué)7.2 真空蒸餾工藝流程和主要設(shè)備7.2.1 還原一蒸餾分開式生產(chǎn)的工藝流程7.2.2 I形半聯(lián)合法和倒U形聯(lián)合法流程7.2.3 真空蒸餾主要設(shè)備7.3 真空蒸餾生產(chǎn)工藝7.3.1 蒸餾設(shè)備的安裝和準(zhǔn)備7.3.2 真空蒸餾過程及工藝條件的選擇7.3.3 真空蒸餾結(jié)束7.3.4 真空蒸餾可能發(fā)生的故障和處理7.4 海綿鈦處理和提高產(chǎn)品質(zhì)量的措施7.4.1 海綿鈦的處理7.4.2 提高產(chǎn)品質(zhì)量的措施7.5 對鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)過程的評價7.5.1 世界各主要海綿鈦生產(chǎn)國近幾年的產(chǎn)能和產(chǎn)量7.5.2 我國海綿鈦生產(chǎn)線情況統(tǒng)計7.5.3 海綿鈦生產(chǎn)過程的評價7.5.4 海綿鈦生產(chǎn)目前狀況及發(fā)展趨勢8 MgCl2的電解和粗鎂的精煉8.1 氯化鎂電解的基本原理8.1.1 電解的基本原理8.1.2 電流效率和電能效率的計算8.1.3 各種因素對電流效率的影響8.2 鎂電解的主要設(shè)備8.2.1 電解槽8.2.2 氯壓機(jī)和陽極氯氣處理系統(tǒng)8.2.3 陰極氣體處理系統(tǒng)8.3 鎂電解操作工藝8.3.1 電解槽的烤槽和啟動8.3.2 電解槽的加料和排廢電解質(zhì)8.3.3 出鎂8.3.4 出渣8.3.5 電解槽的溫度和極距8.3.6 電解槽故障及消除方法8.3.7 鎂電解槽的節(jié)能8.3.8 鎂電解的安全技術(shù)8.4 鎂的精煉9 海綿鈦生產(chǎn)中的“三廢”處理和工業(yè)衛(wèi)生9.1 “三廢”處理9.1.1 廢氣和廢渣的處理9.1.2 廢水和廢液的處理9.2 工業(yè)衛(wèi)生及安全9.2.1 氯和一些氯化物對人體的危害及安全知識9.2.2 放射性物質(zhì)的危害9.2.3 CO的危害9.2.4 安全防御措施附錄附表1 常用鈦化合物的基本性質(zhì)附表2 鎂還原系各組分性質(zhì)比較附表3 FiCl4及其中所含雜質(zhì)的某些性質(zhì)附表4 中國、美國、日本、前蘇聯(lián)海綿鈦標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)附表5 中國鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分（GB／T3620·1-1994）參考文獻(xiàn)

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《鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)》：海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)叢書。

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