4.5 钛冶炼
4.5.1 新建海绵钛项目，生产能力不应小于5000t/a。
4.5.2 钛冶炼选择海绵钛生产的工艺流程应符合下列规定：
1 氯化生产四氯化钛宜采用沸腾氯化工艺。
2 粗四氯化钛精制生产工艺宜选择矿物油除钒工艺或铝粉除钒工艺。
3 还原蒸馏应选择通用的镁还原蒸馏生产工艺。
4 海绵钛的破碎应选择剪切式破碎机。
5 应配套镁电解工序，分解还原蒸馏的副产品氯化镁，氯气应返回氯化工序循环使用，金属镁应返回还原蒸馏工序循环使用。
4.5.3 采用高钛渣为原料，用镁还原蒸馏工艺生产海绵钛单位产品综合能耗应符合表4.5.3-1～表4.5.3-4的规定。
表4.5.3-1 镁还原蒸馏工艺流程单位产品综合能耗(kgce/t)
注：产品综合能耗为进厂高钛渣至商品海绵钛的各工序综合能耗之和。
表4.5.3-2 氯化生产粗四氯化钛单位产品综合能耗(kgce/t)
注：粗四氯化钛产品综合能耗计算范围从高钛渣到产出粗四氯化钛为止。
表4.5.3-3 粗四氯化钛精制单位产品综合能耗(kgce/t)
注：精四氯化钛产品综合能耗计算范围从粗四氯化钛到精四氯化钛产出为止，生产工艺采用矿物油除钒工艺。
表4.5.3-4 镁还原蒸馏工艺流程生产商品海绵钛单位产品综合能耗(kgce/t)
注：综合能耗包括还原蒸馏和破碎包装两个工序的能源消耗。
4.5.4 高钛渣生产应采取下列节能措施：
1 高钛渣生产应采用密闭矿热电炉，应综合利用电炉煤气(烟气)的热能。副产品生铁应在炉前进行脱硫增碳处理。
2 钛渣矿热电炉宜采用自焙电极或炭素电极，还原剂应采用含碳大于80％的低灰分无烟煤。
3 钛渣矿热电炉的容量应大型化，氯化渣电炉容量应大于6300kV·A，酸溶性渣电炉容量应大于12500kV·A。
4 钛渣矿热电炉生产应采用计算机控制。
5 氯化渣产品应密封包装。
4.5.5 氯化生产粗四氯化钛应采取下列节能措施：
1 外购高钛渣宜采用袋装入库，富钛料及还原剂应存放于库房内。
2 还原剂煅后焦宜直接外购合格粒度。
3 氯化炉设计应大型化，炉型宜选择节能型的流态化氯化炉。
4 高钛渣原料二氧化钛含量应大于或等于90％，混合氯气的体积浓度应大于80％。
5 粗四氯化钛生产的还原剂应选择含灰分和挥发分均小于5％的煅后焦或石油焦。
6 粗四氯化钛泥浆应利用氯化炉内物料反应的余热进行回收处理。
7 淋洗四氯化钛的冷却介质，第一、二级应选择循环水，第三、四级应采用低温冷冻盐水。
8 混合料中含水应小于0.5％，当原料需要干燥时应分别进行。
4.5.6 粗四氯化钛精制应采取下列节能措施：
1 精制工艺宜选择矿物油除钒或铝粉除钒工艺。
2 粗四氯化钛的精馏应选择高效节能的设备。
3 四氯化钛的加热方式应选择直接加热的方式。
4 精馏后的四氯化钛宜直接进入下一级精馏的加热釜中。
5 分离出的高沸点氯化物应送氯化进行回收处理，不宜单独设置处理设施。
6 钒渣(泥浆)宜单独设置处理，其处理方法宜采用热进料和间接加热的干蒸法，也可返回氯化系统利用反应物料的余热进行处理。
4.5.7 还原蒸馏及破碎应采取下列节能措施：
1 还原蒸馏生产工艺应采用联合法工艺，炉子应大型化。
2 还原剂应采用加入熔体镁的方式，氯化镁应以熔体状态运往镁电解。
3 还原蒸馏的废真空泵油应进行回收或再生处理。
4 海绵钛的破碎应选择高效节能的剪切式破碎机。
5 氯化镁电解及粗镁的精炼节能要求应符合本规范第4.4节的规定。
4.5.8 新建厂和老企业的扩建和新建海绵钛冶金应采用计算机控制。
4.5.1 海绵钛厂的建设规模与建设投资、经营成本、单位产品能源消耗有着直接的关系。根据我国海绵钛冶炼技术水平和钛冶炼工业发展水平，海绵钛的经济规模应在5000t/a以上。
4.5.2 本条对钛冶炼工艺流程的选择要求作出规定。
1 海绵钛生产采用的富钛料为天然金红石、人造金红石和高钛渣，目前我国生产海绵钛的富钛料主要为高钛渣，而高钛渣的原料为钛铁矿，国内钛铁矿的杂质含量差异较大。其中影响四氯化钛生产工艺的主要杂质是氧化钙和氧化镁等，氧化钙和氧化镁的含量小于2.5％宜选择沸腾氯化工艺，大于2.5％宜选择熔盐氯化工艺。
由于沸腾氯化炉为自热生产，生产能力大，单位面积产能为30t/m2左右，氯化率高，易于控制操作，劳动条件好，若原料条件许可，新建厂宜选择沸腾氯化生产工艺。
2 粗四氯化钛精制中的除钒工序，应根据技术的掌握首先选择矿物油除钒工艺路线，其次采用铝粉除钒工艺，除低沸点宜采用浮阀塔工艺及设备。
3 目前国内外海绵钛厂都采用镁还原蒸馏联合法，还原蒸馏炉产能最大的达到12t/(炉·次)，我国生产上较为成熟的还原蒸馏炉型有3t/炉、5t/炉、8t/炉、10t/炉，新建厂应采用5t/炉以上的还原蒸馏联合法工艺及设备。海绵钛生产不应采用钠还原法生产工艺。
5 在海绵钛生产工艺流程中，应配套镁电解工序，对镁还原蒸馏联合法工艺中产生的熔融态副产物氯化镁进行电化学分解。气态氯气(电解产物)应与补充氯气混合后作为氯化物生产原料使用，熔融态金属镁(电解产物)应返回镁还原蒸馏工序作为还原剂使用。
4.5.3 综合能耗指标主要是根据对国内海绵钛冶炼企业产品能耗情况及产品能耗指标而确定的。
表4.5.3-1的产品综合能耗为从高钛渣到海绵钛产品的能耗，不包括高钛渣(富钛料)生产的综合能耗。海绵钛生产的综合能耗与富钛料中的二氧化钛含量、杂质含量有直接的关系，在生产中应选择杂质含量低的富钛料，其中二氧化钛含量宜大于90％。
镁电解工序的综合能耗详见本规范第4.4节。
4.5.4 本条对高钛渣生产应采取的节能措施作出规定。
1～3 钛渣熔炼宜采用连续加料和粉矿入炉的生产工艺，密闭电炉的主要优点是炉况稳定、热损失小、电耗低、粉尘量少、劳动条件好。由于出炉烟气温度较高和烟气中一氧化碳含量达60％(密闭电炉)，应对烟气进行综合回收利用，烟气热值约为8.37MJ/m3(标准状态下)。烟气的综合利用可根据实际情况和技术条件用于钛精矿预热原料、预还原或提供蒸汽(热水)的综合利用。
钛渣和生铁的出炉温度达1600℃，应利用生铁带出的热量对其进行脱硫增碳处理，小炉型也必须进行炉前铸锭。钛渣破碎磁选出的磁性物应返回电炉重熔回收钛渣和铁。
钛渣电炉应选择大型化的炉型，根据国家有关规定，电炉容量必须大于6300kV·A，在生产实践中证明电炉容量小，其经济效益差、渣铁分离困难、生铁不易回收利用(国内暂无钛渣产品电炉，受装备和容量限制，根据钛渣的熔炼特点及国内钛精矿成分和钛渣产品的用途，氯化渣电炉容量应大于6300kV·A，酸溶性渣电炉容量应大于12500kV·A)。
5 氯化渣应密封包装以减少运输过程中的损失和水分的增加，减少四氯化钛生产过程的干燥能耗。
4.5.5 氯化生产粗四氯化钛应采取的节能措施包括从原料入库至四氯化钛产出的各个环节。
外购的富钛料和还原剂在运输、储存过程中应尽量保持干燥，减少重复干燥。
在氯化生产中，富钛料的粒度与还原剂粒度要相匹配，宜直接购入合格粒度的还原剂，减少二次破碎的过粉碎量，降低还原剂的损失。
氯化原料的质量应严格控制，主要原料富钛料中杂质含量要低，尤其是耗氯的氧化物，钙镁的氧化物应尽量少，还原剂石油焦的水分和挥发分应尽量少，否则将造成氯耗增加，生成的尾气中氯化氢增加，从而导致尾气处理过程中能耗和费用的增加。氯化混合料中的含水应控制在小于0.5％。
在氯化生产过程中，氯化炉的出炉混合气体温度高，应综合利用这部分热量，将氯化和生产中的泥浆返回系统进行综合回收。出炉混合气体应采用合理的冷却方式，在四氯化钛淋洗前应避免另外设置热源。
4.5.6 本条对粗四氯化钛精制应采取的节能措施作出规定。
1 粗四氯化钛精制的关键是除钒，较为成熟的有矿物油除钒、铝粉除钒和铜丝除钒等工艺，宜优先选择较为节能的矿物油除钒工艺。
2 国内生产实践证明，对粗四氯化钛中低沸点物的除去设备宜采用浮阀塔，浮阀塔生产能力大、操作平稳、分离效果好、热效率高。流程中物料应尽量利用其热焓，减少重复加热。
3 为提高热效率、减少能耗，应采用效率高的蒸馏釜，应将加热元件直接埋入加热介质中，即采用直接加热的形式。
5 在精制过程产出的高沸点物含有大量的四氯化钛，应进行回收处理。这部分高沸点物应送氯化系统，利用氯化炉出炉高温混合气体的热熔进行回收，不得对高沸点物直接冲洗。
6 除钒产生的钒渣应根据不同工艺所产生的量和成分进行处理，如果返回氯化系统会引起粗四氯化钛含钒量升高的宜进行单独处理，并在有条件的情况下进行有价金属钒的回收。
4.5.7 本条对还原蒸馏及破碎应采取的节能措施作出规定。
1 目前国内外钛冶炼厂都采用还原蒸馏联合法生产工艺，炉型有串联和并联炉，两种炉型在国内都有应用，串联炉主要有3t/炉、5t/炉、7.5t/炉，并联炉主要有5t/炉、6t/炉、8t/炉、10t/炉、12t/炉，炉型越大节能(电)效果越好。海绵钛的质量与杂质含量、粒度、硬度和松装度有关，根据目前的实际生产情况，国内还原蒸馏炉生产的海绵钛质量，小炉型略好于大型炉。
2 在还原过程中采用加入熔体镁的方法，产品海绵钛每吨可节电约350kW·h；熔体氯化镁返回镁电解槽，每吨海绵钛可节电约1200kW·h，因此在海绵钛厂设计中应采用熔体运输镁和氯化镁，同时还原蒸馏车间应尽量靠近镁电解车间。
4 海绵钛剪切式破碎机的破碎比高于其他破碎设备，且在破碎过程中对海绵钛的氧化、氮化量少，产品粒度均匀，破碎效率大于25％，能耗相对较低。因此海绵钛的破碎设备应选择剪切式破碎机。
