論述鎂法海綿鈦坨底部非鈦異物的成因及控制措施
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摘要：論述了鎂法海綿鈦生產鈦坨底部非鈦異物的特征及影響，著重論述了非鈦異物產生的原因，并結合生產實際給出了控制鈦坨底部非鈦異物產生的措施。
關鍵詞：海綿鈦;非鈦異物;控制措施;合格率
Abstract; The characteristics and effects of non-titanium foreign bodies at the bottom of titanium tucks produced by magnesium sponge titanium are discussed. The causes of non-titanium foreign bodies are emphatically discussed. The measures to control the production of non-titanium foreign bodies at the bottom of titanium tucks are given in combination with production practice.
Key words：sponge titanium;non-titanium foreign body;control measures;qualified rate
1 前言
鎂法生產海綿鈦是在高溫和氬氣保護下，于密閉的鋼制反應器中用鎂還原四氯化鈦，得到金屬海綿鈦和副產品氯化鎂。還原結束后，將器內剩余氯化鎂和未徹底反應的金屬鎂盡量排干凈，然后通過真空蒸餾除去海綿鈦毛細孔中吸附的殘余氯化鎂和鎂，最終得到成品海綿鈦坨。
還原過程按加排料制度分為若干段，每段生成的海綿鈦塊不斷加大、加厚、加重，使其在與反應器壁的粘附力難以支撐自身重量時脫落，加上定期排放氯化鎂使海綿鈦塊失去熔體浮力支撐坍塌沉到反應器底部壘垛堆積，在后續反應和真空蒸餾過程中經受長期的高溫燒結，逐漸致密化，毛細孔逐漸縮小，樹枝狀結構消失，最后形成一整體的海綿鈦坨，俗稱鈦坨。
還蒸產品拆爐后，有時會發現鈦坨底部有非鈦異物。這涉及精煉工序和精鎂燃燒帶入的非鈦異物，不同于成品包裝等工序的非鈦異物（石墨墊、鐵絲等）雜物，而是指鈦坨底部出現的電解質狀、精煉渣狀和其它氧化物狀等物質。這些異物在鈦坨底部，呈現出明顯異于金屬鈦的結構和外觀，有灰色、黑色、黃色等狀，經過多次取樣化驗，確定這種異物主要來源于精鎂。
2 非鈦異物理化分析
通過上述爐次非鈦異物的理化分析結果可以看出，第一、第二爐MgO含量較高，說明該爐次在精鎂抽取、運輸或者加鎂錠過程中充氬保護不好，液鎂燃燒嚴重;第三、第四爐Ca2+、K+、Na+含量較高，說明在精煉過程中電解質未排干凈，部分精煉渣隨精鎂被抽入還原爐內，還原過程中逐漸沉積在鈦坨底部，形成非鈦異物。
3 非鈦異物形成的機理
3.1 電解鎂精煉過程帶入
如果海綿鈦生產使用的還原劑金屬鎂是通過鎂電解、精煉過程而來，那么在沒精煉過程中由于溶劑使用量不足或者靜置時間不夠，都會造成精鎂沉降不好，部分雜質不能與金屬鎂完全分離而進入還原爐;另外，在抽鎂過程中，由于抽鎂管太長，將坩堝底部的精煉渣抽人抬包內，隨精鎂進入還原爐;第三，抽鎂前要抽排電解質，如果排放不干凈，同樣會隨精鎂進入還原爐內;第四，精鎂抽取、運輸和放鎂過程如果充氬保護不好，高溫熔融金屬鎂燃燒產生氧化鎂，所以，以上這些雜質均不參加任何反應，在海綿鈦還原生成過程中逐漸沉積在鈦坨底部形成非鈦異物。
3.2 火法鎂錠所含雜質帶入
由于電解法生產金屬鎂成本較高，環境污染較大，所以，目前海綿鈦生產企業所使用的還原劑金屬鎂大多是火法生產的金屬鎂，這種鎂錠雜質較多，另外，直接往反應器里面加鎂錠和熔化過程中充氬保護不好，熔融金屬鎂燃燒生產氧化鎂，在還原生成過程中鎂錠中的雜質中氧化鎂逐漸沉積在鈦坨底部形成非鈦異物。
4 非鈦異物控制措施
根據分析出的具體原因，得出相關的控制措施：
1在電解鎂精煉時均勻撒入足量的鈣溶劑，并不斷的通入氬氣進行攪拌，粗鎂中的鉀、鈉、鈣、鐵、鋇、硫等雜質與溶劑充分反應，沉積到精煉渣中;2有效控制抽排鎂管的長度，抽鎂前排放電解質時管子要長，這樣才能將坩堝下部的電解質抽排干凈，但抽鎂時管子要短，特別是坩堝底部渣多的時候，如果管子長了，渣就隨鎂抽入抬包，帶入還原爐內，沉積在鈦坨底部形成非鈦異物;3在精鎂抽取、運輸、放鎂過程，以及加鎂錠時，一定要進行充氬保護，防止熔融金屬鎂燃燒，生成氧化鎂;4在排放冷凝物和首次氯化鎂時，必須進行一段時間的反充，即從氯化鎂管充入氬氣，當爐內達到一定壓力時放氣，反復進行，靜置，讓非鈦雜質隨冷凝物或者首次氯化鎂排出爐外。
5 效果對比
6 結語
通過鎂法海綿鈦生產鈦托底部非鈦異物形成機理，成因分析，以及相對應的控制措施，成功實現了非鈦異物的控制，從鈦坨底皮的外觀和底皮的重量都有明顯的改變;隨著底皮量的減少，純廢品相應降低，產品合格率穩步提高。
參考文獻：
[1]莫畏，鄧國珠，羅方承.鈦冶金[M].北京：冶金工業出版社，1998.
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