本發(fā)明屬于有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法。
背景技術(shù)：
目前，鎂熱法是工業(yè)上制備海綿鈦的唯一方法，其可分為TiCl4制備、Mg制備、鎂還原-真空蒸餾、破碎包裝四大工序。鎂熱法生產(chǎn)海綿鈦是在盛裝有過(guò)剩熔融金屬鎂的反應(yīng)容器內(nèi)連續(xù)加入TiCl4發(fā)生反應(yīng)生成海綿鈦，所生成的金屬鈦沉積在反應(yīng)容器底部，所生成的MgCl2通過(guò)上排或下排的方式定期排出，最后使用真空蒸餾的方式對(duì)還原所得的海綿鈦進(jìn)行分離提純。在鎂熱法制備海綿鈦過(guò)程中，由于生成的海綿鈦以固態(tài)形式沉積于反應(yīng)容器底部，因此其生成后將占用反應(yīng)容器的空間體積，所以當(dāng)TiCl4加入量達(dá)到一定值后必須停止加入TiCl4，并將其運(yùn)送至真空蒸餾工序。由于還原階段反應(yīng)容器底部沉積的海綿鈦呈固態(tài)，并且易吸收氧氣、吸氮?dú)?，因此傳統(tǒng)鎂熱法海綿鈦制備的還原工序具有非連續(xù)式、能耗高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、設(shè)備利用率低等特點(diǎn)。
目前為了尋找一種降低成本、工藝簡(jiǎn)單的制備金屬鈦的方法，相繼出現(xiàn)了FFC、Os、PRP等新型金屬鈦制備工藝，但由于制備成本高、產(chǎn)品質(zhì)量差等原因而未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。其中專利CN101157990A公布了一種含鈦物料還原得到金屬鈦的方法，其提出將含鈦物料與碳還原劑混勻，然后加入硅鐵、金屬錫或金屬銅，并在惰性氣體保護(hù)下常壓800～1000℃反應(yīng)，最后進(jìn)行真空蒸餾以獲得金屬鈦，此方法中錫、銅對(duì)還原所獲得的Ti-Si-Fe合金中Ti的吸收效率較低，并且最終所獲得的金屬鈦易被含碳還原劑所污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提供了一種能夠連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法。本發(fā)明方法在補(bǔ)加TiCl4時(shí)不停止生產(chǎn)，能夠連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦，具有能耗低、生產(chǎn)周期短、設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案包括以下步驟：
A、向反應(yīng)容器中加入熔融的金屬鎂和其它金屬，再加入TiCl4，反應(yīng)后獲得液態(tài)含鈦合金和MgCl2；
B、抽出液態(tài)含鈦合金和MgCl2，補(bǔ)加金屬鎂和其它金屬；
C、抽出的液態(tài)含鈦合金通過(guò)真空蒸餾分離得到金屬鈦；所述的其它金屬為金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的任意一種。
優(yōu)選的，上述連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法步驟A中，當(dāng)金屬鎂和其他金屬混合體系溫度升至780～800℃時(shí)再加入TiCl4。
優(yōu)選的，上述連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法步驟A中，TiCl4與起始金屬鎂、其它合金的重量比為3～4︰13︰3～4。
優(yōu)選的，上述連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法步驟A中，所述反應(yīng)條件為：溫度740～850℃，壓力5～25KPa。
優(yōu)選的，上述連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法步驟B中，所述補(bǔ)加金屬鎂和其它金屬的添加比例為13︰3～4。
優(yōu)選的，上述連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法步驟B中，所述補(bǔ)加的金屬鎂溫度為680～800℃。
優(yōu)選的，上述連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法步驟B中，所述補(bǔ)加的其它金屬的溫度為450～800℃。
優(yōu)選的，上述連續(xù)生產(chǎn)海綿鈦的方法步驟C中，所述真空蒸餾的溫度為960～1020℃、真空度為1～10Pa。
優(yōu)選的，上述方法中，整個(gè)過(guò)程在惰性氣體下進(jìn)行。
本法的有益效果是：TiCl4加料前將金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的任意一種與金屬鎂一同加入還原罐內(nèi)，金屬鎂還原出的海綿鈦將形成液態(tài)低溫含鈦合金，因此實(shí)現(xiàn)了TiCl4的連續(xù)加入及含鈦合金的連續(xù)排出，因此設(shè)備利用率提高，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，還原周期降低。另外此方法具有技術(shù)改造投資小、見(jiàn)效快等特點(diǎn)，適用于普通鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明想要提供一種能耗低、生產(chǎn)周期短、設(shè)備利用率高的連續(xù)海綿鈦生產(chǎn)方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案包括以下步驟：在加入TiCl4前向還原罐內(nèi)加入金屬鎂及金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的任意一種；當(dāng)TiCl4被金屬鎂還原成金屬鈦后，其將與金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的任意一種形成低熔點(diǎn)液態(tài)合金而沉積于還原罐最底部，因此當(dāng)TiCl4加入量達(dá)到一定后通過(guò)真空抬包定期將含鈦合金及MgCl2抽出，并通過(guò)定期添加一定量液態(tài)金屬鎂及金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中任意一種以維持反應(yīng)界面穩(wěn)定，最后含鈦合金通過(guò)真空蒸餾分離而獲得金屬鈦或金屬鉍、金屬錫、金屬鋅中的任意一種。
上述方法中，TiCl4加入前，反應(yīng)容器內(nèi)金屬鎂及金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中任意一種一起升溫至780～800℃。
上述方法中，TiCl4與起始金屬鎂及金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中任意一種的重量比為3～4︰13︰3～4。
上述方法中，反應(yīng)過(guò)程中控制反應(yīng)容器溫度在740～850℃，控制反應(yīng)容器壓力在5～25KPa。
上述方法中，反應(yīng)過(guò)程中還原罐內(nèi)反應(yīng)界面升高至一定高度，通過(guò)真空抬包定期將含鈦合金及氯化鎂抽出，并且按重量比13︰3～4補(bǔ)加液態(tài)金屬鎂及金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的任意一種。
上述方法中，補(bǔ)加金屬鎂及金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的任意一種溫度分別為680～800℃、450～800℃。
上述方法中，真空抬包抽出的含鈦合金被送至真空蒸餾設(shè)備中，蒸餾溫度控制在960～1020℃，蒸餾設(shè)備真空度控制為1～10Pa。
上述方法中，各批次排放含鈦液態(tài)合金的總重量與補(bǔ)加液鎂及金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的一種的總重量相同。
上述方法中，還原及真空蒸餾過(guò)程中，對(duì)反應(yīng)容器、真空抬包進(jìn)行惰性氣氛保護(hù)。
上述方法中，真空蒸餾分離出的冷凝鎂及冷凝金屬鉍、金屬錫或金屬鋅中的一種用于循環(huán)使用。
上述方法中，真空蒸餾后海綿鈦在惰性氣體保護(hù)下冷卻至45℃。
實(shí)施例1
1)20G，1Cr18Ni9Ti材質(zhì)反應(yīng)容器在使用前進(jìn)行滲鈦，以免其污染海綿鈦；在使用前進(jìn)行預(yù)加熱，并氣密性測(cè)試；
2)按重量比13︰4向氣密性合格的反應(yīng)容器內(nèi)加入總重量10噸的金屬鎂及金屬鋅，并升溫至800℃；
3)以200kg/h的料速向還原罐內(nèi)加入TiCl4，并將壓力控制在正壓5～25KPa；當(dāng)其加入量達(dá)1000kg時(shí)，用真空抬包分別排出含鈦合金、氯化鎂各500kg、1000kg；并補(bǔ)加800℃液鎂380kg，補(bǔ)加600℃金屬鋅120kg；
4)對(duì)蒸餾設(shè)備進(jìn)行氣密性測(cè)試，其氣密性應(yīng)滿足極限真空度10Pa時(shí)泄漏量小于0.27Pa/min；將蒸餾設(shè)備升溫至960～1020℃后將含鈦合金加入到真空蒸餾設(shè)備內(nèi)，控制真空度高于1Pa；
5)蒸餾結(jié)束后的海綿鈦在惰性氣體保護(hù)下冷卻至45℃，并且金屬鋅用于循環(huán)使用。
采用以上方法7.5t還原爐的海綿鈦生產(chǎn)率可由0.02t/h提高至0.03t/h，還原生產(chǎn)率提高大于30％，并且經(jīng)以上工藝條件的還原真空蒸餾過(guò)程海綿鈦雜質(zhì)元素滿足國(guó)標(biāo)GB/T 2524-2010《海綿鈦》1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2
1)20G，1Cr18Ni9Ti材質(zhì)反應(yīng)容器在使用前進(jìn)行滲鈦，以免其污染海綿鈦；在使用前進(jìn)行預(yù)加熱，并氣密性測(cè)試；
2)按重量比13︰4向氣密性合格的反應(yīng)容器內(nèi)加入總重量10噸的金屬鎂及金屬錫，并升溫至800℃；
3)以200kg/h的料速向還原罐內(nèi)加入TiCl4，并將壓力控制在正壓5～25KPa；當(dāng)其加入量達(dá)1000kg時(shí)，用真空抬包分別排出含鈦合金、氯化鎂各500kg、1000kg；并補(bǔ)加800℃液鎂380kg，補(bǔ)加600℃金屬錫120kg；
4)對(duì)蒸餾設(shè)備進(jìn)行氣密性測(cè)試，其氣密性應(yīng)滿足極限真空度10Pa時(shí)泄漏量小于0.27Pa/min；將蒸餾設(shè)備升溫至960～1020℃后將含鈦合金加入到真空蒸餾設(shè)備內(nèi)，控制真空度高于1Pa；
5)蒸餾結(jié)束后的海綿鈦在惰性氣體保護(hù)下冷卻至45℃，并且金屬錫用于循環(huán)使用。
以上工藝條件的還原真空蒸餾過(guò)程海綿鈦雜質(zhì)元素滿足國(guó)標(biāo)GB/T 2524-2010《海綿鈦》1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。