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本书共有9章,主要从基本原理、工艺流程和主要设备等方面介绍了镁热法海绵钛的生产。首先,从钛冶金发展、钛资源、钛的应用和钛的生产方法开始;接着分别介绍了钛及其重要化合物的性质、富钛料(人造金红石和钛渣)及粗TiCl4的生产(沸腾氯化及熔盐氯化)、粗TiCl4的精制。富钛矿生产涉及人造金红石的生产、钛渣熔炼、钛渣生产工艺流程和主要设备及生产实践,还有钛渣熔炼过程中的物料平衡及热量平衡,并列举了有代表性的生产实例等;然后主要从理论基础、生产准备、生产工艺和主要设备几个方面介绍了镁热还原法生产海绵钛、还原产物的真空蒸馏和海绵钛处理、MgCl2的电解和粗镁的精炼等;*后介绍了海绵钛生产中的“三废”处理和工业卫生。
本书可作为钛厂职工的培训教材,也可作为钛业相关工程技术人员的参考书。另外还可以作为高等院校及中专院校有色及稀有金属专业老师和学生的教学用书或参考书。

1 概论
1.1 钛冶金发展简史
1.1.1 钛的发现及实验室研究
1.1.2 钛的工业化生产
1.2 钛资源概况
1.2.1 钛在地壳中的分布
1.2.2 钛矿物的种类及其一般特征
1.2.3 钛矿物形成的矿床
1.2.4 钛矿的储量及其开采
1.2.5 国内外钛精矿的化学组成
1.3 金属钛的应用
1.4 金属钛的生产方法简介
2 钛及其重要化合物的性质
2.1 钛的性质
2.1.1 金属钛的物理性质和热力学性质
2.1.2 钛的化学性质
2.1.3 钛的力学性能
2.2 钛的重要化合物的性质
2.2.1 氧化物
2.2.2 卤化物及氯氧化物
2.2.3 碳化物、氮化物、硼化物及氢化物
2.2.4 钛的无机盐和有机化合物
3 富钛料(人造金红石和钛渣)生产
3.1 人造金红石的生产
3.1.1 选择性氯化法
3.1.2 还原—锈蚀法
3.1.3 稀硫酸浸出法
3.1.4 BCA稀盐酸循环浸出法
3.1.5 浓盐酸浸出法
3.1.6 选—冶联合稀盐酸加压浸出法
3.1.7 稀盐酸流态化浸出法
3.2 钛渣熔炼
3.2.1 钛渣熔炼概况
3.2.2 电炉还原熔炼钛渣的原理
3.2.3 钛渣的物相结构、化学组成及主要物理性质
3.2.4 影响钛渣熔炼的主要因素
3.3 钛渣生产工艺流程
3.3.1 原料准备
3.3.2 电炉料制备
3.3.3 电炉熔炼
3.3.4 成品渣加工
3.4 钛渣生产的主要设备
3.4.1 破碎磨粉设备
3.4.2 电炉料制备设备
3.4.3 电炉设备
3.4.4 烧穿器和渣包
3.4.5 磁选设备
3.5 钛渣生产实践
3.5.1 原料准备
3.5.2 电炉料制备
3.5.3 电炉熔炼
3.5.4 成品渣加工
3.6 钛渣熔炼的物料平衡及热量平衡
3.7 有代表性的钛渣生产实例
3.7.1 QIT公司的钛渣熔炼
3.7.2 南非理查兹湾公司(RBM)的钛渣熔炼
3.7.3 前苏联的钛渣熔炼
3.7.4 我国的钛渣熔炼
3.8 钛渣电炉冶炼的技术经济指标
3.8.1 我国某厂6300kV·A电炉的技术经济指标
3.8.2 前苏联半密闭电炉熔炼钛渣的主要指标
3.9 钛渣生产的发展方向
3.9.1 电炉的密闭化
3.9.2 设备的大型化
3.9.3 采用两段法炼钛渣
3.9.4 在旋流炉中熔炼钛渣
4 粗TiCl4的生产——沸腾氯化及熔盐氯化
4.1 氯化过程的基本原理
4.1.1 氯化过程的热力学分析
4.1.2 氯化过程的动力学分析
4.1.3 影响氯化的因素
4.2 氯化工艺
4.2.1 氯化方法概述
4.2.2 钛渣的沸腾氯化
4.2.3 钛渣的熔盐氯化
5 粗TiCl4的精制
5.1 精制的原理和方法
5.1.1 粗四氯化钛中杂质的分类
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
5.1.3 除钒的原理和方法
5.2 精制工艺流程
5.3 精制主要设备
5.3.1 浮阀塔
5.3.2 铜丝塔
5.3.3 蒸馏釜
5.3.4 冷凝器
5.4 精制工艺
5.4.1 对粗TiCl4的要求
5.4.2 精馏塔的操作
5.4.3 铜丝塔的操作
5.4.4 精TiCl4的质量要求
6 镁还原法生产海绵钛
6.1 镁还原TiCl4反应的理论基础
6.1.1 镁还原反应的热力学
6.1.2 还原反应的机理和动力学
6.2 生产准备
6.2.1 原材料准备(加液镁工艺)
6.2.2 还原设备准备(渗钛工艺)
6.3 镁还原TiCl4的生产工艺和主要设备
6.3.1 工艺流程
6.3.2 镁还原生产过程及工艺条件的选择
6.3.3 还原结束及产品冷却、拆卸
6.3.4 还原过程可能发生的故障和处理
6.4 还原设备
6.4.1 还原反应器的类型及优、缺点
6.4.2 还原主要设备的结构
7 还原产物的真空蒸馏和海绵钛处理
7.1 真空蒸馏的理论基础
7.1.1 真空蒸馏的原理和过程
7.1.2 真空蒸馏动力学
7.2 真空蒸馏工艺流程和主要设备
7.2.1 还原—蒸馏分开式生产的工艺流程
7.2.2 I形半联合法和倒U形联合法流程
7.2.3 真空蒸馏主要设备
7.3 真空蒸馏生产工艺
7.3.1 蒸馏设备的安装和准备
7.3.2 真空蒸馏过程及工艺条件的选择
7.3.3 真空蒸馏结束
7.3.4 真空蒸馏可能发生的故障和处理
7.4 海绵钛处理和提高产品质量的措施
7.4.1 海绵钛的处理
7.4.2 提高产品质量的措施
7.5 对镁热法海绵钛生产过程的评价
7.5.1 世界各主要海绵钛生产国近几年的产能和产量
7.5.2 我国海绵钛生产线情况统计
7.5.3 海绵钛生产过程的评价一
7.5.4 海绵钛生产目前状况及发展趋势
8 MgCl2的电解和粗镁的精炼
8.1 氯化镁电解的基本原理
8.1.1 电解的基本原理
8.1.2 电流效率和电能效率的计算
8.1.3 各种因素对电流效率的影响
8.2 镁电解的主要设备
8.2.1 电解槽
8.2.2 氯压机和阳极氯气处理系统
8.2.3 阴极气体处理系统
8.3 镁电解操作工艺
8.3.1 电解槽的烤槽和启动
8.3.2 电解槽的加料和排废电解质
8.3.3 出镁
8.3.4 出渣
8.3.5 电解槽的温度和极距
8.3.6 电解槽故障及消除方法
8.3.7 镁电解槽的节能
8.3.8 镁电解的**技术
8.4 镁的精炼
9 海绵钛生产中的“三废”处理和工业卫生
9.1 “三废”处理
9.1.1 废气和废渣的处理
9.1.2 废水和废液的处理
9.2 工业卫生及**
9.2.1 氯和一些氯化物对人体的危害及**知识
9.2.2 放射性物质的危害
9.2.3 CO的危害
9.2.4 **防御措施
附录
附表1 常用钛化合物的基本性质
附表2 镁还原系各组分性质比较
附表3 TiCl4及其中所含杂质的某些性质
附表4 中国、美国、日本、前苏联海绵钛标准的主要技术指标
附表5 中国钛及钛合**号和化学成分(GB/T 3620·1—1994)
参考文献

1 概论
1.1 钛冶金发展简史
1.1.1 钛的发现及实验室研究
化学元素钛(Ti),于1791年由英国牧师兼业余矿物爱好者w•格列戈尔(william Gregor)在一种黑色的磁铁矿砂中首先发现,它实际上是一种不知名的新元素的氧化物,当时就以发现它的地名墨纳昆城来命名这种氧化物为“墨纳昆”。1795年,德国化学家M•H•克拉普罗特(M.H.Klaproth)在研究矿物金红石时,也从中发现了这种元素。他把这种新元素的氧化物称为“钛土”。几年后证实,从这两种矿物中发现的所谓“墨纳昆”和“钛土”乃是同一种新元素的氧化物,并以希腊神话中的大力神泰坦(Titans)来命名这种新元素为钛(Titanium)。
在很长一段时间内,人们一直把以含钛的磁铁矿精矿为原料,在高炉炼铁时产生的高炉渣中形貌与金属钛有些相像的钛的碳氮化物(Ti(N,c))误认为是金属钛。事实上,到了1825年才由化学家贝齐里乌斯(LJ.Berzelius)用金属钾还原氟钛酸钾(K2TiF6)的方法,在实验室**次制得了真正意义上的金属钛,但其纯度很差,量又很少,不能供研究之需。之后瑞典学者尼尔森和彼得森(Nilson&Petson)又在1887年用钠热还原FiCl4的方法制得了杂质含量(质量分数)小于5%的金属钛。因为量少,杂质多,无法对其理化性质进行研究,因此,对钛的各种性质仍然知之甚少。1895年,Muasana用碳还原TiO2并随后精炼的方法,制得了杂质含量(质量分数)约2%的金属钛。直到1910年,也就是在发现钛元素120年之后,美国化学家亨特(M.A.Hunter)在前人研究的基础上,再次重复尼尔森和彼得森的方法,在抽除了空气的钢弹中,用钠还原高纯TiCl4,**次制取了几克纯金属钛,这种纯钛杂质含量(质量分数)为0.5%,热态时具有延性,冷态下却是脆性的。……