CN105970152B - 对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法，渗钛剂组分为氯化镁、镁锭和四氯化钛，渗钛方法：将反应器内壁用稀酸在室温下浸泡7～10天后水洗吹干，再加入熔化后占反应器体积60～70％的液态氯化镁，镁锭与氯化镁的重量比为1∶9～16，加热熔化；加料结束后快速组装反应器，脱气2～3小时，充氩气保护；维持反应器压力0.005～0.015Mpa，熔体温度780～820℃，于该条件下加入四氯化钛，加入速度150～200kg/h，通过不断加入四氯化钛后排放氯化镁使反应液面逐渐降低，在反应器内壁自上而下形成均匀的渗钛层。本发明渗钛效果好，方法简单，完全满足生产海绵钛对反应器的要求；不带入铁元素及其它杂质，连续性好，渗钛后可直接进行还原生产，降低渗钛炉的占炉周期。

Description

对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法。
背景技术
生产海绵钛用新的钢质反应器在投入使用前都需要进行渗钛处理，如果不经渗钛处理生产出来的海绵钛会因铁元素指标过高而降低产品等级。在还原过程中铁元素在液镁中具有较大的溶解度，铁元素溶解到液态镁中，通过与四氯化钛的还原反应后，就会进入海绵钛中而无法去除，导致产品等级降低。另外在真空蒸馏时，由于温度较高接近1000℃，在真空状态下加速了铁元素向海绵钛中的扩散，如果不进行渗钛处理，不但海绵钛中的铁指标偏高，而且反应器内壁会受到严重的侵蚀，缩短反应器的使用寿命。因此海绵钛新反应器渗钛过程是必不可少的。目前渗钛的方法有很多，如粉末渗钛法、真空蒸馏渗钛法、固相反应渗钛法、电镀法等。这些方法虽然都有各自的特点，但是普遍存在渗钛效率较低、处理周期长、成本高、渗钛效果不理想的问题，不能完全满足海绵钛生产对新反应器的使用要求。
发明内容
本发明目的是克服现有技术存在的不足，提供一种海绵钛新反应器渗钛的方法，通过事先在处理过的新反应器中加入大量的氯化镁与镁锭，充分熔化后，再加入四氯化钛。通过四氯化钛和液镁还原反应在反应器内壁上形成一层渗钛层，通过定期排放氯化镁的方法逐渐降低液面的高度，自上而下的进行渗钛过程，完成对反应器内部的渗钛处理。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法，所用的渗钛剂组分为氯化镁、镁锭和四氯化钛，使用渗钛剂对反应器进行渗钛的方法包括以下步骤：
1)先将新反应器内壁采用浓度为5～10％的稀盐酸浸泡7～10天后，用清水将反应器内表面冲洗干净以露出金属光泽为准，用压缩空气快速将表面吹干；
2)然后加入固态氯化镁，使融化后液态氯化镁体积占反应器体积的60～70％，并加入镁锭，镁锭与氯化镁的重量比为1∶6～16，加完氯化镁与镁锭后快速组装反应器，脱气2～3小时，再充氩气保护，加热使其充分熔化：
加入的氯化镁纯度为99％以上(需满足GB/T 13748.9-2005标准要求)，其加入量为熔化后的液态氯化镁占反应器总体积的60～70％，800℃下液态氯化镁密度为1.672g/cm3；加入的镁锭纯度为99.95％以上，加入量500～800kg；
3)维持反应器内部压力在正压状态为0.005～0.015Mpa，反应器内熔体的温度控制在780～820℃，于该条件下加入四氯化钛，加入四氯化钛的纯度为99.9％以上(需满足YS/T 655-2007标准要求)，四氯化钛的加入速度控制在150～200kg/h，使四氯化钛与液态镁充分反应，在反应液面以上的反应器内壁上形成渗钛层；加入四氯化钛后排放氯化镁使反应液面逐渐降低，具体操作是：每加入200kg的四氯化钛后，排放一次氯化镁，使液面降低300～400mm，氯化镁的排放量可以根据反应器的直径计算出来(800℃下氯化镁密度为1.672g/cm3)；加入四氯化钛和排放氯化镁的次数控制在6～8次，这样可满足反应器内壁达到良好的渗钛效果。
4)新反应器渗钛结束后，可直接将镁锭加入到反应器中，充分熔化后，直接进行海绵钛还原生产，这样不但使渗钛炉的铁元素含量能够控制在0.05％以下，而且也大大的缩短了渗钛炉的生产周期，提高海绵钛的生产效率。
本发明提出的对生产海绵钛新反应器渗钛方法的反应器设备结构：盛放氯化镁和镁锭的反应器1装入用于加热反应器中反应物的电阻炉2中，反应器上盖3安装四氯化钛加料管4和压力表6，四氯化钛通过反应器上盖3上的加料管4加入，通向反应器底部在上盖3装有氯化镁排放管5。通过排放管5将氯化镁排出来降低渗钛时的液面，压力表6用于监测反应期内的压力变化；通过不断加入四氯化钛和降低液面高度，逐渐从上至下在反应器1的内壁7上形成渗钛层。
本发明利用铁元素在氯化镁中的溶解度较低的特点，在新反应器中加入大量的氯化镁，占据反应器大多数的空间，由于投入镁锭的量比较少且与反应器内壁接触面又十分有限，只有很少的铁元素扩散到液态镁中，对渗钛后海绵钛的铁指标影响非常小。氯化镁和镁锭熔化后，由于两者存在一定的密度差，镁会浮在氯化镁熔体之上，处于熔体的最上层。当加入四氯化钛时，液面以上的反应器内壁作为反应的活性中心形成一层渗钛层，渗钛层形成后对反应器内壁起到了保护作用。通过定期排放氯化镁，逐渐降低液面的位置，来保证反应器内壁自上而下形成较为均匀的渗钛层，解决了海绵钛新反应器渗钛的技术难题。
本发明根据海绵钛生产时对新反应器要求进行渗钛，能够将海绵钛中的铁元素含量控制在0.05％以下，完全能够满足海绵钛生产对铁指标的控制要求，海绵钛中其它主要杂质元素的控制范围为Si：0.01～0.03％，Cl：0.035～0.1％，0：0.05～0.08％，其它杂质元素也在正常控制范围内。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过在氯化镁的保护后，在新反应器中通过液态镁与四氯化钛在反应器内壁上反应的方法对海绵钛新反应器进行渗钛，渗钛效果好，完全满足海绵钛生产对反应器的要求；
2、本发明方法简单，而且不带入其它杂质，不但生产海绵钛的铁元素含量比较低，其它元素含量都能控制在正常范围内；
3、本发明所涉及的技术装备简单，不需要额外进行投入，工艺方法容易操作实施，能够实现稳定的生产；
4、本发明方法可行性强，连续性好，渗钛后可直接进行还原生产，极大的提高了渗钛炉的生产效率，降低了渗钛炉的占炉周期，这是其它渗钛方法所不具备的优点。
附图说明
附图为本发明生产含碳海绵钛用渗钛反应器的结构示意图。
图中：1反应器；2电阻炉；3反应器上盖；4四氯化钛加料管；5氯化镁排放管；6压力表；7反应器内壁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
以直径φ1500mm，高3200mm，有效空间体积为4.725m3新反应器为例，新制作的反应器内壁7用浓度为8％的稀盐酸浸泡8天后，用清水将内表面冲洗干净以露出金属光泽为准，利用压缩空气快速将表面吹干。向反应器中加入33075m3(重量为5.53吨)的氯化镁和500kg镁锭，组装好反应器。启动真空泵对反应器脱气2小时后进行充氩气保护；其中氯化镁纯度在99％以上，镁锭纯度在99.95％以上(需满足GB/T 13748.9-2005标准要求)。
用吊车将反应器1装入电阻炉2，开始升温，800℃恒温5小时后开始加入四氯化钛，加入四氯化钛的纯度为99.9％以上(需满足YS/T 655-2007标准要求)。加料时，反应器内部压力由压力表6控制在0.005～0.015Mpa范围内，四氯化钛的加料速度为150kg/h。通过四氯化钛加料管4加入200kg四氯化钛后停料，再经氯化镁排放管5排放800kg氯化镁；完毕后继续以150kg/h的速度加入200kg四氯化钛，排放800kg氯化镁；反复操作六次，即四氯化钛总加料量达到1200kg后，完成对新反应器的渗钛。从反应器上盖3的加料口继续加入海绵钛生产所需重量的镁锭，开始海绵钛的生产。
实施例2
以直径φ1800mm，高3400mm新反应器为例，有效空间体积为6.75m3新反应器为例，新制作的反应器的内壁用浓度为10％的稀盐酸浸泡10天后，用清水将内表面冲洗干净以露出金属光泽为准，利用压缩空气快速将表面吹干。向反应器中加入4.72m3(重量为7.9吨)的氯化镁和500kg镁锭，组装好反应器。启动真空泵对反应器脱气2h后进行充氩气保护。其中氯化镁纯度在99％以上，镁锭纯度在99.95％以上(需满足GB/T 13748.9-2005标准要求)。
用吊车将反应器装入电阻炉，开始升温，800℃恒温5小时后开始加入四氯化钛(需满足YS/T 655-2007标准要求)。加料时，反应器内部压力控制在0.005～0.015Mpa范围内，四氯化钛的加料速度为200kg/h；加入200kg四氯化钛后停料，排放1200kg氯化镁；完毕后继续以200kg/h的速度加入200kg四氯化钛，排放1200kg氯化镁；反复操作7次，即四氯化钛总加料量达到1400kg后，完成对新反应器的还原渗钛。渗钛结束后，从反应器上盖的加料口加入还原所需要的镁锭，开始海绵钛的生产。

Claims (5)

1.一种对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法，其特征在于：所用的渗钛剂组分为氯化镁、镁锭和四氯化钛，使用渗钛剂对反应器进行渗钛的方法包括以下步骤：
1)先将新反应器内壁用稀酸在室温下浸泡7～10天后水洗、吹干，然后加入固态氯化镁，使融化后液态氯化镁体积占反应器体积的60～70％，并加入镁锭，镁锭与氯化镁的重量比为1∶6～16，加完氯化镁与镁锭后快速组装反应器，脱气2～3小时，再充氩气保护，加热使其充分熔化；
2)维持反应器内部压力在正压状态为0.005～0.015MPa，反应器内熔体的温度控制在780～820℃，于该条件下加入四氯化钛，四氯化钛的加入速度控制在150～200kg/h，使四氯化钛与液态镁充分反应，在反应液面以上的反应器内壁上形成渗钛层，加入四氯化钛后排放氯化镁使反应液面逐渐降低；
3)新反应器渗钛结束后，将镁锭加入到反应器中，直接进行海绵钛还原生产，使渗钛炉的铁元素含量能够控制在0.05％以下。
2.根据权利要求1所述的对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法，其特征在于：每加入200kg的四氯化钛后，排放一次氯化镁，使液面降低300～400mm，加入四氯化钛和排放氯化镁的次数控制在6～8次。
3.根据权利要求1所述的对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法，其特征在于：所述的新反应器内壁用浓度为5～10％的稀盐酸浸泡7～10天后，用清水将反应器内表面冲洗干净以露出金属光泽为准，用压缩空气快速将表面吹干。
4.根据权利要求1所述的对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法，其特征在于：加入的氯化镁纯度为99％以上，其加入量为熔化后的液态氯化镁占反应器总体积的60～70％，800℃下液态氯化镁密度为1.672g/cm3；加入的镁锭纯度为99.95％以上，加入量500～800kg；加入四氯化钛的纯度为99.9％以上。
5.使用权利要求1～4任一项所述的对生产海绵钛新反应器进行渗钛的方法的反应器设备，其特征在于：盛放氯化镁和镁锭的反应器(1)装入用于加热反应器中反应物的电阻炉(2)中，反应器上盖(3)安装四氯化钛加料管(4)和压力表(6)，通向反应器底部在上盖(3)装有氯化镁排放管(5)，通过不断加入四氯化钛和排放氯化镁降低液面高度，逐渐从上至下在反应器(1)的内壁(7)上形成渗钛层。
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