钛冶炼工艺

　　第1章 概论1
　　1.1 钛冶金发展简史1
　　1.1.1 钛的发现及实验室研究1
　　1.1.2 国外金属钛工业生产的发展情况1
　　1.1.3 我国钛工业生产发展及目前状况3
　　1.1.4 世界几家主要海绵钛厂简介4
　　1.2 钛资源概况5
　　1.2.1 钛在地壳中的分布5
　　1.2.2 钛矿物的种类及其一般特征6
　　1.2.3 钛矿物形成的矿床7
　　1.2.4 钛矿的储量及其开采10
　　1.2.5 国内外钛精矿的化学组成15
　　1.2.6 我国天然金红石及钛铁矿精矿标准及产能15
　　1.3 金属钛的应用19
　　1.4 金属钛的生产方法简介25
　　第2章 钛及其重要化合物的性质28
　　2.1 钛的性质28
　　2.1.1 金属钛的物理性质和热力学性质28
　　2.1.2 化学性质28
　　2.1.3 力学性能34
　　2.2 钛的重要化合物的性质35
　　2.2.1 氧化物35
　　2.2.2 卤化物及氯氧化物40
　　2.2.3 碳化物、氮化物、硼化物及氢化物45
　　2.2.4 钛的无机盐和有机化合物49
　　第3章 人造金红石和钛渣的生产50
　　3.1 人造金红石的生产51
　　3.1.1 选择性氯化法52
　　3.1.2 还原锈蚀法54
　　3.1.3 稀硫酸浸出法56
　　3.1.4 BCA稀盐酸循环浸出法57
　　3.1.5 浓盐酸浸出法60
　　3.1.6 选冶联合稀盐酸加压浸出法60
　　3.1.7 稀盐酸流态化浸出法63
　　3.1.8 其他方法63
　　3.2 钛渣熔炼63
　　3.2.1 钛渣熔炼概况64
　　3.2.2 电炉还原熔炼钛渣的原理65
　　3.2.3 钛渣的相结构、化学组成及主要物理性质68
　　3.2.4 影响钛渣熔炼的主要因素74
　　3.3 钛渣生产工艺流程77
　　3.3.1 原料准备79
　　3.3.2 电炉料制备80
　　3.3.3 电炉熔炼80
　　3.3.4 成品渣加工80
　　3.4 钛渣生产的主要设备81
　　3.4.1 破碎磨粉设备81
　　3.4.2 电炉料制备设备81
　　3.4.3 电炉设备82
　　3.4.4 烧穿器和渣包90
　　3.4.5 磁选设备90
　　3.5 钛渣生产实践90
　　3.5.1 原料准备90
　　3.5.2 电炉料制备91
　　3.5.3 电炉熔炼92
　　3.5.4 成品渣加工95
　　3.6 钛渣熔炼的物料平衡及热量平衡96
　　3.7 有代表性的钛渣生产实例102
　　3.7.1 QIT公司的钛渣熔炼102
　　3.7.2 前苏联的钛渣熔炼104
　　3.7.3 我国的钛渣熔炼105
　　3.8 钛渣电炉冶炼的技术经济指标105
　　3.8.1 我国某厂6300kV·A电炉的技术经济指标105
　　3.8.2 前苏联半密闭电炉熔炼钛渣的主要指标106
　　3.9 钛渣生产的发展方向107
　　3.10 节能措施112
　　第4章 粗TiCl4的生产113
　　4.1 氯化过程的基本原理113
　　4.1.1 氯化过程的热力学分析113
　　4.1.2 氯化过程的动力学分析126
　　4.1.3 影响氯化的因素128
　　4.2 氯化工艺130
　　4.2.1 氯化方法概述130
　　4.2.2 钛渣的沸腾氯化133
　　4.2.3 钛渣的熔盐氯化158
　　4.3 节能措施164
　　第5章 粗TiCl4的精制165
　　5.1 精制的原理和方法165
　　5.1.1 粗四氯化钛中杂质的分类165
　　5.1.2 用蒸馏和精馏的方法除去高沸点杂质和低沸点杂质的基本原理167
　　5.1.3 除钒的原理和方法169
　　5.2 精制工艺流程174
　　5.3 精制主要设备175
　　5.3.1 浮阀塔175
　　5.3.2 铜丝塔178
　　5.3.3 蒸馏釜178
　　5.3.4 冷凝器179
　　5.4 精制工艺179
　　5.4.1 对粗TiCl4的要求179
　　5.4.2 精馏塔的操作180
　　5.4.3 铜丝塔的操作182
　　5.5 节能措施184
　　5.6 对精TiCl4的质量要求184
　　第6章 镁热还原法生产海绵钛185
　　6.1 镁还原TiCl4反应的理论基础185
　　6.1.1 镁还原反应的热力学186
　　6.1.2 还原反应的机理和动力学189
　　6.2 真空蒸馏的理论基础195
　　6.2.1 真空蒸馏的原理和过程195
　　6.2.2 真空蒸馏动力学198
　　6.3 生产准备201
　　6.3.1 原材料准备(加液镁工艺)201
　　6.3.2 还原设备准备(渗钛工艺)202
　　6.4 镁还原TiCl4的生产工艺和主要设备203
　　6.4.1 工艺流程203
　　6.4.2 镁还原生产过程及工艺条件的选择204
　　6.4.3 还原结束及产品冷却、拆卸206
　　6.4.4 还原设备206
　　6.5 真空蒸馏工艺流程和主要设备212
　　6.5.1 还原蒸馏分开式生产的工艺流程212
　　6.5.2 Ⅰ型半联合法(及联合法)和倒U形联合法流程212
　　6.5.3 真空蒸馏主要设备215
　　6.6 真空蒸馏生产工艺220
　　6.6.1 蒸馏设备的安装和准备220
　　6.6.2 真空蒸馏过程及工艺条件的选择220
　　6.6.3 真空蒸馏结束221
　　6.6.4 真空蒸馏可能发生的故障和处理221
　　6.6.5 自控与车间布置223
　　6.7 海绵钛的后处理223
　　6.7.1 产品取出225
　　6.7.2 产品破碎225
　　6.7.3 产品挑选226
　　6.7.4 产品包装227
　　6.8 提高产品质量的措施227
　　6.8.1 铁227
　　6.8.2 氯根(Cl-)229
　　6.8.3 氮230
　　6.8.4 氧231
　　6.8.5 其他杂质231
　　6.8.6 产品硬度232
　　6.9 镁热法海绵钛生产的成本分析233
　　6.10 节能措施233
　　6.11 对镁热法海绵钛生产过程的评价234
　　6.11.1 世界几个主要海绵钛生产国近几年的产能和产量234
　　6.11.2 我国海绵钛生产线情况统计236
　　6.11.3 海绵钛生产过程的评价236
　　6.11.4 海绵钛生产目前状况及发展趋势237
　　第7章 钠热还原法生产海绵钛240
　　7.1 钠热还原TiCl4生产海绵钛的热力学240
　　7.1.1 钠热还原反应标准自由焓变化ΔG0T与温度T的关系240
　　7.1.2 钠热反应的反应热243
　　7.1.3 NaNaCl二元系、TiCl3NaCl二元系、TiCl2NaCl二元系和TiCl3TiCl2NaCl三元系简介244
　　7.2 钠热还原法生产海绵钛的工艺流程247
　　7.3 还原剂钠的净化提纯和准备247
　　7.4 钠热还原TiCl4制取海绵钛的生产方法249
　　7.4.1 一段还原法250
　　7.4.2 二段还原法257
　　7.4.3 从反应产物中分离出钛259
　　7.5 钠热还原法所得海绵钛的质量260
　　7.6 节能措施261
　　7.7 钠热法与镁热法海绵钛生产的比较262
　　第8章 其他制取金属钛的方法264
　　8.1 以TiCl4为原料制取金属钛265
　　8.2 以TiO2为原料制取金属钛267
　　8.2.1 TiO2的金属热还原267
　　8.2.2 TiO2直接电解还原制取金属钛270
　　8.3 TiCl4的电解还原272
　　8.3.1 电解质体系的选择272
　　8.3.2 钛氯化物在熔盐中的理论分解电压273
　　8.3.3 电解工艺275
　　8.4 TiO2的熔盐电解276
　　8.5 钛粉的生产278
　　8.5.1 TiO2的钙还原法278
　　8.5.2 海绵钛直接粉碎法278
　　8.5.3 熔盐电解法278
　　8.5.4 熔盐电解精炼处理残钛法生产钛粉(见8.6 )278
　　8.5.5 氢化脱氢法(HDHProcess)278
　　8.6 残钛的回收利用——钛的电解精炼279
　　8.6.1 废残钛的来源279
　　8.6.2 残钛回收处理后的利用280
　　8.6.3 钛的熔盐电解精炼280
　　8.6.4 电解精炼的电解槽结构284
　　8.6.5 阴极析出物的湿法冶金处理284
　　8.6.6 电解精炼钛的质量285
　　8.7 高纯钛的生产——碘化物热离解法286
　　第9章 致密金属钛的生产289
　　9.1 电弧熔炼法289
　　9.1.1 非自耗电极真空电弧炉289
　　9.1.2 自耗电极真空电弧炉291
　　9.1.3 自耗电极真空电弧熔炼工艺291
　　9.1.4 自耗电极真空电弧熔炼实例293
　　9.2 粉末冶金法294
　　第10章 MgCl2的电解和粗镁的精炼296
　　10.1 氯化镁电解的基本原理298
　　10.1.1 电解的基本原理298
　　10.1.2 电流效率和电能效率的计算299
　　10.2 镁电解的主要设备302
　　10.2.1 电解槽302
　　10.2.2 氯压机和阳极氯气处理系统308
　　10.2.3 阴极气体处理系统309
　　10.3 镁电解操作工艺311
　　10.3.1 电解槽的烤槽和启动311
　　10.3.2 电解槽的加料和排废电解质313
　　10.3.3 出镁313
　　10.3.4 出渣314
　　10.3.5 电解槽的温度和极距314
　　10.3.6 电解槽故障及消除方法316
　　10.3.7 镁电解槽的节能317
　　10.4 镁的精炼318
　　第11章 钛冶金中的三废处理和工业卫生321
　　11.1 三废处理321
　　11.1.1 废气和废渣的处理321
　　11.1.2 废水和废液的处理324
　　11.2 工业卫生及安全325
　　11.2.1 氯和一些氯化物对人体的危害及安全知识326
　　11.2.2 放射性物质的危害328
　　11.2.3 CO的危害329
　　11.2.4 安全防御措施329
　　参考文献332
　　附录339
　　表1 常用钛化合物的基本性质339
　　表2 TiCl4及其中所含杂质的某些性质340
　　表3 镁还原系各组分性质比较341
　　表4 中国、美国、日本、前苏联海绵钛标准的主要技术指标341

　　《钛冶炼工艺》详尽地介绍了钛冶炼生产的全过程，包括人造金红石和钛渣的生产，四氧化钛的生产，海绵钛的生产，金属钛的生产等。对钛及其重要化合物的性质作了简述，对钛冶金过程中的-些热力学计算和物料平衡、热量平衡以例题形式作了定量介绍。《钛冶炼工艺》是作者多年科学生产实践与企业培训经验的总结，生产过程具体，技术实用，对钛生产企业的技术人员具有较强的参考价值，同时，也可以用作企业的职工培训。