DOC《镁热法生产海绵钛还原过程强制散热研究》

镁热法生产海绵钛还原过程强制散热研究 窦守花,吴复忠,高成涛 (贵州大学 材料与冶金学院,贵阳550025) 摘要:针对镁热法生产海绵钛还原过程散热慢和还原周期长的问题,采用强制散热的方法,考察了海绵钛散热量对海绵钛质量、四氯化钛加料速度和还原生产周期的影响.

结果表明,强制散热是海绵钛还原中期降低反应釜壁温度、提高海绵钛质量和四氯化钛加料速度、缩短还原周期的有效方法. 关键词:海绵钛;

镁热法;

还原;

强制散热;

四氯化钛 中图分类号:TF823;

TF803.13 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2013)06-0000-00 Study on Forced Heat Dissipation for Titanium Sponge Production through Magnesium Thermal Reduction Process DOU Shou-hua, WU Fu-zhong, GAO Cheng-tao (College of Materials and Metallurgy, Guizhou University, Guiyang 550025, China) Abstract: With the aim to address slow heat dissipation and long period of reduction process existing in titanium sponge production by magnesium thermal reduction process, the effects of heat dissipating quantity on quality of titanium sponge, feeding rate of titanium tetrachloride, and reduction period were investigated with forced heat dissipation method. The results show that forced heat dissipation is effective to reduce temperature of reactor wall, improve quality of titanium sponge, increase feeding rate of titanium tetrachloride and shorten reduction period during medium-term reduction process of titanium sponge. Key words: titanium sponge;

magnesium reduction process;

reduction;

forced heat dissipation;

titanium tetrachloride 目前,国外主要采用熔盐氯化、I型还蒸炉技术、沸腾氯化和倒U型还蒸炉技术生产海绵钛[1],而国内则主要采用上排氯化镁式I型和倒U型小型还蒸炉技术[2-3].我国的倒U型联合炉与半联合I型炉相比,单炉周期产能低,更有利于设备大型化[4].目前遵义钛厂已成功研制倒U型12 t/炉联合法生产工艺.从国内外海绵钛发展情况看,倒U型联合法是发展趋势[5]. TiCl4的镁热还原是一个强烈的放热反应.通过实际测量,在还原生产期间,反应釜中心温度最高超出1

400 ℃,如果未能及时将还原反应产生的余热排走,就会影响海绵钛的内外在质量、降低加料和反应速率、延长海绵钛生产周期及增加生产成本.在还原生产期间,通常反应釜主要通过进出风口、大盖、冷却水、炉壳和炉底等散热[6].目前比较成熟的方法是采用炉内强制通风散热,并且这种方法在还原中期效果较为明显,而在还原前期则一般不需要,在后期又很难发挥作用[7].本文通过对炉壳增加鼓风手段来进行强化散热,从而缩短还原过程的生产周期.

1 镁热法生产海绵钛还原过程的特点[8] 镁热法生产海绵钛还原反应过程有如下特点: 1)TiCl4的还原过程是在含有Ti、TiCl

2、TiCl

3、TiCl

4、Mg、MgCl2的固、液、气态多相共存体系中进行的,同时也是一个放热反应,为了维持正常的温度,防止钛铁合金的生成,必须进行散热,而这就限制了还原反应速率的提高,也制约了设备的大型化. 2)钛的还原过程是分步进行的,在某些条件下会生成TiCl

2、TiCl3等钛的低价氯化物.而在还原过程中,因为要定期排放氯化镁,从而导致还原过程不稳定. 3)为了获得高质量的海绵钛,避免高温下被大气中的氮气、氧气、水蒸汽等污染,还原反应必须在隔绝空气的条件下进行. 收稿日期:2012-12-14 基金项目:贵州省社会发展攻关项目(黔科合SY[2010]3011号);