Kroll法生产海绵钛还原温度对产品结构影响研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.04.009Kroll法生产海绵钛还原温度对产品结构的影响研究陈勇，李正祥，张建安，谢丽娟(攀枝花钢企欣宇化工有限公司，四川攀枝花617000)摘要：Kroll法生产海绵钛过程中，钛坨中存在一定数量结构致密的钛。实践发现，调控还原过程反应带温度和熔体温度能改善海绵钛的结构，降低致密钛的比重。通过对实践数据分析、对比，定性论述还原过程体系温度变化对钛形成海绵状结构的影响，并提出改善海绵钛结构的措施。关键词：Kroll法；海绵钛；温度；结晶；结

2、构中图分类号：TF823文献标志码：A文章编号：1007-7545（2014）04-0000-00EffectofReductionTemperatureonStructureofTitaniumSpongeProducedbyKrollProcessCHENYong,LIZheng-xiang,ZHANGJian-an,XIELi-juan(XinyuChemistryIndustryLtd,Panzhihu617000,Sichuan,China)Abstract：Therewascertainamou

3、ntofhighdensitytitaniumintitaniumspongeproducedbyKrollprocess.Adjustmentoftemperatureinbothreactionzoneandmolttendedtoresultinachangeofstructureoftitaniumspongeandanamountreductionofhighdensitytitanium.Theeffectofsystemtemperatureontitaniumspongestructurew

4、asdiscussedbasedontheanalysisofstatisticdatabycomparison.Themeasurementtoimprovetitaniumspongestructurewasputforward.Keywords：Krollprocess;titaniumsponge;temperature;crystallization;structure目前镁法还原四氯化钛（Kroll法，克劳尔法）是国内海绵钛工业生产的主要方式，其基于如下反应：（1）该反应是放热反应，反应系统中存

5、在TiCl4、TiCl3、TiCl2、Ti、MgCl2、Mg等多种物相[1]，还原过程伴随高温、密闭和动力学不均衡[2]，使得海绵钛的生成过程十分复杂。其过程包括：TiCl4液体的气化→气体TiCl4和液体镁的外扩散→TiCl4和镁分子吸附在活性中心→在活性中心上进行化学反应→结晶成核→钛晶粒长大→MgCl2脱附→MgCl2外扩散[3]。可以看到，反应速率受到反应体系中各物质传递速率的影响，进而影响钛晶粒生长，而体系温度是影响物质的传递速率的重要因素，反应生成的钛晶粒大小和其在液相中的流动性决定了其生长和聚

6、集结构的松密程度。海绵钛结构致密会导致诸多问题，如钛坨毛细孔道内杂质分离困难，导致产品氯超标；钛坨成品处理困难，剪切、破碎超温导致产品氧化、处理时间长、设备要求高等，直接影响海绵钛产品质量和产量。因此改善海绵钛结构，对提高海绵钛质量有着重要实际意义。1温度对海绵钛结构影响的理论分析1.1还原过程温度分布及钛坨生长分析还原过程中四氯化钛从反应器中心部位加入反应器内，并与反应器内熔融液态镁进行反应，还原过程温度监控位置如图1所示，2#测温点位于反应带位置，该点测温反映了还原反应的进行情况，1#测温点位于反应带上

7、部，3#及4#测温点位于反应带下部，反映了熔体内部温度的变化情况。收稿日期：2013-10-15作者简介：陈勇（1987-），男，贵州省修文县人，助理工程师.图1还原过程测温点位置示意图Fig.1SketchmapofpointformeasuringtemperatureinKrollreductionprocess镁法还原四氯化钛过程初期反应液面器壁成为最初的反应活性中心，随着反应的继续，生成的钛晶体露出液镁表面的尖端或棱角成为新的反应活性中心。镁还原过程因反应活性中心众多，导致钛大批量结晶化，钛在诸多

8、反应活性中心上成核并横向连接结晶形成初生晶枝，同时钛在初生晶枝上继续进行多次成核结晶，与初生晶枝正交垂直，使得钛晶体呈树枝状结构，而后来的钛晶体只能在该树枝状的枝晶空间纵横交叉生长，逐渐填满空隙，加上随后的高温烧结，使得原有的树枝状结构消失形成海绵体[3]。图2为直径1.8m反应器中还原过程海绵钛的实际生长情况。海绵钛镁图2海绵钛还原过程中钛的实际生长情况Fig.2Theactualformationoftita