一文了解海绵钛

  钛是一种银白色过渡金属，具有熔点高、比强度大、生物相容性良好、耐蚀性强等优点，目前被广泛应用于航空航天、军工、医疗生物以及石油化工等领域。
  
  海绵钛是钛金属单质，一般为浅灰色颗粒或海绵状，是钛材、钛粉及其他钛产品的基础原材料，把钛铁矿变成四氯化钛，与金属镁反应，就得到海绵状多孔“海绵钛”。
  
  海绵钛生产工艺
  
  目前生产海绵钛的方法主要是镁热还原法。镁热还原法，又称Kroll法，1937年由WilliamKroll提出，并于1948年实现海绵钛的工业规模生产。
  
  Kroll法是在密闭的钢制反应器中进行的。将纯金属镁放入反应器中并充满惰性气体，加热使镁熔化，在800～900℃下，以一定的流速通入TiCl4，使之与熔融的镁反应。
  
  在反应温度下，生成的MgCl（熔点为2714℃）呈液态，可以及时排放出来。在900～1000℃及一定真空度的条件下，将残留的MgCl2和Mg真空蒸馏出去，获得海绵状金属钛。反应产物MgCl2电解再生Mg和Cl2，循环再用。
  
  Kroll法在实际生产中也显露出一些问题：如生产过程中产生的废气废水对环境有污染；反应中镁的利用率低（约70％），损耗大；电解MgCl2消耗的能源很大，约占总能耗的28％～34％。
  
  其他生产工艺虽然没能大规模工业化使用，但都向着低成本、环保、节能的方向发展研究，这也是钛金属生产的未来趋势。
  
  海绵钛生产设备
  
  目前国内大部分大型的海绵钛产业与钛冶金企业都是镁钛联合生产企业，多数厂家也一直采用较为普遍与稳定的还原-蒸馏一体化工艺。这种工艺也被称为联合法或半联合法，它实现了原料Mg-Cl2-MgCl2的闭路循环。
  
  还原-蒸馏一体化设备，分为倒“U”型和“I”型两种。倒“U”型设备是将还原罐（蒸馏罐）和冷凝罐之间用带阀门的管道连结而成，设专门的加热装置，整个系统设备在还原前一次组装好。“I”型一体化工艺的系统设备如在还原前一次性组装好，即称为联合法设备；而先组装好还原设备，待还原完毕，趁热再将冷凝罐组装好进行蒸馏作业的系统设备则称为串联合设备，中间用带镁塞的“过渡段”连结。