鈦熔煉技術對利用率的影響_www.nmware.com

我國是世界鈦資源大國，是世界上鈦資源儲量最為豐富的國家之一，目前已探明二氧化鈦總儲量達9億多噸，居世界第一。儲量雖高，但在當前科技條件限制下，我國適合經(jīng)濟開采的資源僅為1億多噸，且分布不均衡，主要分布在四川攀枝花及廣西、云南等省區(qū)。攀枝花地區(qū)儲量最大，但礦石成分復雜、伴生礦種多，開采難度很大，資源賦存條件好的地區(qū)資源已經(jīng)開始枯竭。諸多項目上馬勢必造成資源爭奪戰(zhàn)，并加速優(yōu)良礦山的資源枯竭速度。從上世紀八十年代起，鈦的冷床爐熔煉開始興起，開始是用電子束，后來用等離子束，其技術迅速發(fā)展并融入到了過去由真空自耗熔煉法主導的鈦熔煉領域中，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了可熔煉26噸的大型冷床爐。在國外發(fā)達國家，冷床爐熔煉方法，早已超越真空自耗熔煉法占據(jù)了主導地位。冷床爐熔煉可分為電子束和等離子束冷床熔煉，電子束冷床熔煉適用于純鈦錠和TC4鈦合金錠。等離子束冷床熔煉適用于復雜成分鈦合金的熔煉,暫不做討論。采用冷爐床熔煉比真空自耗熔煉法具有很大優(yōu)勢，其優(yōu)勢為:1.可采用多種形式的原料，無需備電極，減少了工序。2.可大量使用二次原料，廢料添加比例率可達100%，實現(xiàn)資源再利用;3.能夠有效去除各類夾雜，提高鈦及鈦合金材料的性能;4.可以生產(chǎn)圓錠、扁錠和空心錠。冷床爐熔煉技術在國外已經(jīng)得到較廣泛的應用，但在國內(nèi)，我國鈦及鈦合金的冷床爐熔煉才剛剛起步。目前我國鈦及鈦合金的熔煉法，主要還是真空自耗法，冷爐床熔煉很少見。近幾年的大噸位熔煉爐，主要還是真空自耗熔煉爐。從鈦技術發(fā)展趨勢來看，我們的鈦工業(yè)還有很長的路要走。

美國則發(fā)展更為迅速，他們已經(jīng)開始研究鈦錠的一步法熔煉技術。通過一次電子束熔煉的純鈦扁錠，已經(jīng)可以成功地直接軋制成鈦板帶，并通過質(zhì)量標準的認可，這樣的工藝方法在保證質(zhì)量的前提下，直接節(jié)省了鍛制和打磨兩個步驟，及節(jié)省了材料的損耗，有節(jié)省了工藝步驟，其中所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是巨大的;至于鈦合金，“冷床熔煉+真空自耗熔煉”法，已是工業(yè)上標準的做法，但這種方法已經(jīng)慢慢被突破了。經(jīng)一次電子束熔煉生產(chǎn)的Ti6Al4V鈦合金已被運用與多種工業(yè)產(chǎn)品，而且這一方法正在慢慢向航空領域過渡。美國空軍曾資助采用一次電子束熔煉的Ti6Al4V扁錠生產(chǎn)的鈦板材進行系統(tǒng)研究，，在軍用和民用領域得到推廣應用。研究結果表明，采用電子束一次熔煉的扁錠生產(chǎn)的Ti6Al4V鈦合金板材，靜態(tài)和動態(tài)性能均超過現(xiàn)有標準規(guī)定的最小值，其物理性能完全可以替代現(xiàn)有方法軋制的鈦板材。

海綿鈦是典型的高能耗、高污染工業(yè)，海綿鈦全流程生產(chǎn)是一個完整工藝鏈，其中不僅需要使用劇毒氣體氯氣作為還原劑，而且還將產(chǎn)生諸多可再利用的“廢棄物”，如生產(chǎn)中產(chǎn)生的四氯化硅就是生產(chǎn)。鐵礦粉基礎性能對燒結礦產(chǎn)量、質(zhì)量以及燒結配礦的改進和優(yōu)化有著重要影響，而基礎性能與其化學成分緊密相關。鈦是重要的礦粉資源，在燒結過程中易形成鈣鈦礦等物質(zhì)，對高爐順行和燒結礦質(zhì)量影響很大。目前，國內(nèi)外學者對燒結礦基礎性能已有大量研究，但對鈦與燒結礦基礎性能之間的關系還沒有明確結論。微型燒結試驗研究了鈦對燒結礦基礎性能的影響。研究結果表明：混合礦中鈦質(zhì)量分數(shù)增加，在燒結過程中與CaO不斷反應生成高熔點的鈣鈦礦等物質(zhì)，其結構致密，阻礙CaO與含鐵礦物之間侵潤和固結，不利于液相生成；TiO2與CaO反應，減少CaO質(zhì)量分數(shù)，不利于鐵酸鈣等高強度礦物生成，降低強度；混合礦的連晶強度和同化性溫度隨著鈦質(zhì)量分數(shù)的升高而升高，而液相流動性和黏結相強度隨著鈦質(zhì)量分數(shù)的升高而降低。鈦質(zhì)量分數(shù)升高改變了燒結礦礦相結構，提高了鈣鈦礦量，降低了鐵酸鈣的形成，不利于礦粉之間結合；礦粉中鈦質(zhì)量分數(shù)提高不利于改善燒結礦產(chǎn)量和質(zhì)量。實際生產(chǎn)過程中，綜合利用礦石資源，減少混合礦的鈦質(zhì)量分數(shù)，可提高高爐生產(chǎn)。