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            海綿鈦生產裝備現狀分析

            發布日期:2020-11-13  瀏覽次數:206
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              目前國內大部分大型的海綿鈦產業與冶金企業都是鎂鈦聯合生產企業,多數廠家也一直采用較為普遍與穩定的還原 - 蒸餾一體化工藝。這種工藝也被稱為聯合法或半聯合法,它實現了原料 Mg-Cl2-MgCl2 的閉路循環。
              生產四氯化鈦階段生產裝備
              四氯化鈦的生產主要有以下幾種方法 :將高鈦渣與石油焦按一定比例配料,隨后進行精細粉碎,通入氯氣環境下進行反應,生成四氯化鈦氣體,經過冷凝設備冷凝,得到液化態的四氯化鈦液體,最后進行過濾、蒸餾,得到四氯化鈦成品;
              以二氧化鈦、碳粉和淀粉為反應原料,將它們以一定比例進行混合后,通入氯氣環境并加以 600℃高溫進行氯化反應得到粗產品,最后進行一系列精制工序即可獲得 ;以高鈦渣或金紅石二氧化鈦、鈦鐵礦為原料經氧化還原反應制備四氯化鈦。而其中較為通用、技術較為成熟的兩種氯化制備方法,是通過高鈦渣中雜質含量不同區別選擇的,兩種氯化方法的核心決定因素都是氯化爐設備,因此,氯化爐的設備裝備設計與應用水平直接影響了四氯化鈦的制備生產水平。
              目前,我國主要的海綿鈦生產企業都是使用熔鹽法氯化爐和沸騰式氯化爐這兩種氯化爐。我國最早的投入研究的沸騰式氯化技術在上世紀 70 年代~ 80 年代,在短短幾十年的發展歷程中,我國海綿鈦生產企業成功從最初的 500mm 直徑發展到2500mm 氯化爐,但是在總體生產水平、業內平均生產水平與國外先進沸騰氯化產業還存在較大差距。
              主要的缺陷在于 :生產設備海綿鈦產能較小、能耗過大、工業三廢排放污染等問題。而在 2008 年后大量引進國外先進熔鹽氯化設備與生產技術。大型熔鹽式氯化爐的引進與投入生產使用,極大地推動了我國有色金屬冶煉和鈦金屬制備的發展。
              四川省攀枝花市是我國海綿鈦的主產區,該地區是一個天然的生產原料大型鈦磁鐵礦的礦產區,占有我國超過百分之八十的釩鈦磁鐵礦礦產儲量,已經開采與發現的釩鈦磁鐵礦礦產儲量占世界總儲量的百分之三十左右,加之我國其他地區的鈦礦資源的開采開發與鈦礦資源的枯竭,日后海綿鈦生產企業還將主要選用熔鹽氯化法生產工藝進行四氯化鈦的制備。
              還原 - 蒸餾工藝階段生產裝備
              生產海綿鈦的生產產業鏈中,在制成四氯化鈦后,即進行還原 - 蒸餾工藝,以四氯化鈦為原料進行還原和蒸餾制得海綿鈦坨,工業上有鎂熱還原法和鈉熱還原法。而此前,鈉熱還原法由于各項缺陷較大、生產成本高、生產危險系數高和環境污染較大已然被廢棄。所以,鎂熱還原法則成為目前最主流、最普遍的還原真空蒸餾制備法,分別有聯合法與半聯合法,其中聯合法還有I 型還原蒸餾爐與倒 U 型還原蒸餾爐兩種工藝爐型。
              我國的海綿鈦生產產業中,兩種還原蒸餾工藝爐型都有所使用,以我國某前沿海綿鈦生產企業為例,于二十一實際世紀初期從國外先進海綿鈦生產企業引進 I 型還原蒸餾爐與相應生產技術并很快地投入生產,雖然該種還原蒸餾爐需求環境較為嚴苛,生產能耗與對環境污染都較大,但是設備所需占地面積小并且可以實現串聯型垂直連接設備作業。相比之下,倒 U 型蒸餾還原爐生產過程中則能耗損失較小,成本較低,還原蒸餾流程實現時間短,設備操作比 I 型還原蒸餾爐簡單。
              現今階段,國際上最為高端、先進的海綿鈦生產還原、蒸餾設備以日本為首,能達到每爐十噸的還原蒸餾產量,生產能耗及時間都大大縮短,源源不斷地投入應用于高精尖航空器、潛水器上。由此可得,我國行業內還原蒸餾階段生產裝備,不論是進口的 I 型還原蒸餾設備還是自主研發的還原蒸餾爐,與國際前沿技術與指標水平還相距甚遠,想要更有效地實現還原蒸餾階段的生產工作,生產企業務必引進更加高端的還原蒸餾裝備與技術,加大對于裝備的技術研發的投資投入。
              鈦坨破碎工藝生產裝備
              還原 - 蒸餾階段工藝完成后,得到的鈦坨要經過破碎工藝,即為使用一系列生產線對鈦坨進行破碎和篩選,達到指標與硬度要求的海綿鈦坨即可進行產品包裝成型。在企業現實生產中,絕大多數的企業對于海綿鈦坨的破碎處理主要都是使用國產生產設備,篩選包裝大多都是直接進行人工篩選,這不僅使得破碎工藝的生產水平低下,產能不達標,海綿鈦的成品合格率不足,而且篩選分裝環節大量使用人力資源,又費時又費力。反觀國際上前沿的破碎工藝生產線,都是以工業化、機械化與自動化為要求,使用前沿科技技術,生產線機械手與操作機器人取出并轉運鈦坨進行破碎,破碎工藝設備也較為高端,不會造成過多鈦礦浪費與能源消耗,最后的海綿礦篩選與分裝也全是由機器自動完成,增加成品率的同時還節省了人力物力,使得海綿鈦的成型與破碎盡可能少受到加工環節的影響,間接確保海綿鈦出產的高質量水平。
              我國海綿鈦生產與國際間的差距
              我國海綿鈦的工業化生產從始至今的發展已經超過七十年了,在如此長的時間跨度內,雖有某些其他相關行業的制造企業嘗試涉足其中,但都因為失敗而告終,目前國際上最普遍通用的則是 Kroll 法制造海綿鈦。雖然國內海綿鈦生產企業也不少,但是大多數產能較低,實現工業自動化水平不高,技術水平不足。不過近些年來,隨著科技水平的進步,國內相關海綿鈦生產企業的生產技術也得到了提升,在某些領域還可以比肩國際前沿水平了,總體上技術水平的差異也依然存在,比如我國某頂尖海綿鈦生產企業的電耗對比日本頂尖海綿鈦生產企業約高出百分之五十,這便表明我國海綿鈦生產行業的氯化工藝、還原 - 蒸餾工藝與鎂電解工藝水平仍然存在很大差距。行業內有些企業采取不同角度,使用半流程法生產海綿鈦,但是這更加大了企業的發展難度,不夠成熟的技術水平導致了海綿鈦的成品率、生產成本、能耗方面的難以控制。
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