钛冶金环保及其资源综合利用——钛产品的制备方法

1. 钛矿资源概述

钛属于稀有金属，其在地壳中的丰度为0.45%，在金属中排第7位，远远高于许多常见的金属。钛的矿石主要有钛铁矿（FeTiO3）及金红石（TiO2），广布于地壳及岩石圈之中。

2. 钛产品的制备方法

2.1 钛白生产

钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。钛白粉生产主要有硫酸法和氯化法。

硫酸法主要是以钛铁矿和硫酸为原料来生产钛白粉。硫酸法生产工艺主要分为五步：原料矿的准备与处理、钛的硫酸盐溶液的制备、钛液的水解、偏钛酸的煅烧、二氧化钛的表面处理。

氯化法经过原矿准备、氯化物制备、钛的氯化物氧化、二氧化钛表面处理。环节：矿焦干燥、矿焦粉碎、氯化、钛的氯化物精制、钛的氯化物氧化、二氧化钛打浆分散分级、无机表面处理、水洗、干燥、气流粉碎和有机处理、包装、废副产品的回收、处理和利用。
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2.2 海绵钛生产

2.3 致密钛生产

只有将海绵钛或钛粉制成致密的可锻性金属，才能进行机械加工并广泛地应用于各个工业部门。采用真空熔炼法或粉末冶金的方法就可实现这一目的。

（1）真空自耗电弧熔炼法生产致密钛

自耗电极电弧熔炼（VAR）是将待熔炼的金属钛制成棒状阴极，水冷铜坩埚作阳极，在阴、阳极之间高温电弧的作用下，钛阴极逐渐熔化并滴入水冷铜坩埚内凝固成锭。

（2）冷床炉熔炼技术

冷床炉在设计上将熔炼过程分为3个区域：熔化区、精炼区和结晶区。在熔化区，原料由固态变成液态后流向精炼区；在精炼区，由于钛液在冷床上可停留较长时间，可有效去除易挥发杂质(如H、Cl、Ca、Mg等)，低密度夹杂(如TiN)可以上浮至熔池表面通过溶解消除，而高密度杂质(如W、WC等)则可以下沉至冷床底部被凝壳捕获，并充分实现合金化、减小偏析；最后通过溢流嘴流入结晶器，凝固成圆形铸锭或扁锭。