海绵钛还原蒸馏工艺的优化

海绵钛还原蒸馏工艺的优化

1我国钛市场展望钛金属和产品因其综合优良，被称为继铁和铝之后的“第三金属”，在许多领域都很常见。随着全球未来工业、航空业以及消费品市场的发展与繁荣,未来全球钛市场定会持续稳定走强。近年来,中国的钛市场也一直是供需两旺,呈现稳定增长的态势,在2007年我国海绵钛产量已经跃居世界第一。海绵钛作为钛制品的重要源头,其生产一直处于高速发展之中,但是海绵钛的生产却是一个高能耗的过程。2温度和时间对免烧砖性能的影响传统的海绵钛还原蒸馏过程分为3个工序:还原工序、蒸馏工序与破碎精整工序,还原与蒸馏都是在高温下进行,需要采用加热炉进行加热,海绵钛生产的能耗主要就在加热炉上。传统的海绵钛还原蒸馏加热炉主要由炉壳、石棉板、保温砖、耐火砖、托丝砖及加热用螺旋形电阻丝等构成。其存在的主要问题是:(1)炉内壁由耐火砖和保温砖构成,而耐火砖的导热系数较大,一般为0.81W/m·k,保温效果不佳,热量损失大,需不断消耗电能以维持所需温度。(2)升温时耐火砖和保温砖有吸热和蓄热过程,升温时间较长,需要长达6h,使每炉的生产周期达192h,不仅降低了生产效率,还额外增加了耗电量。(3)由于加热炉保温效果不佳,海绵钛进行还原蒸馏时,每炉次生产耗电高达18000~18500kW·h,生产成本较高。(4)如果加热炉出现故障,由于耐火砖和保温砖蓄热量大,降温过程较长,需要24h的降温时间,影响生产进程,降低生产效率。3还原蒸馏加热炉性能的改进方案及效果通过对传统海绵钛生产过程和生产设备的基本数据进行分析,确认降低还原蒸馏加热炉能耗是实现整个生产过程节能的关键,而降低还原蒸馏加热炉能耗的关键是提高炉体的保温效果。据此提出使用导热系数更低的硅酸铝耐火纤维模块替代传统加热炉采用的石棉板、保温砖、耐火砖等作为保温层,以实现高效节能的目的。通过对岩棉的形态、装填方式以及加热体的固定方式等方面进行探索,得到了合适的改进方案,经安装和运行调试分析,加热炉的性能基本达到了设计目标,加热炉保温性能得到增强,改造前后效果对比见表1。(1)硅酸铝耐火纤维模块的导热系数较小,仅为0.044W/m·k,所以保温效果好,大大减少了还原蒸馏过程中的热能损失,从而减少了生产过程中的电能消耗。(2)硅酸铝耐火纤维模块吸热少,升温快,缩减了升温时间2h,使整个生产周期由192h缩短到190h,减少了2h的耗电时间。(3)改进后的加热炉每炉次生产耗电仅为14000~14500kW·h,比传统加热炉的生产节电约4000kW·h,约为22%,节能效果明显,大幅度降低了生产成本。(4)硅酸铝耐火纤维模块的蓄热量小,降温速度快,当加热炉发生故障需要降温维修、维护时,只需12h即可达到维修工作温度,降温时间缩短12h,提高了生产效率。(5)由于只针对还原蒸馏加热炉进行改造,对生产工艺没有变动,故海绵钛产品质量没有受到影响。海绵钛产品中杂质元素含量对比见表2。4经济效益和社会效益海绵钛还原蒸馏加热炉高效节能技术以导热系数更低的硅酸铝耐火纤维模块全面代替传统的石棉板、保温砖、耐火砖等作为保温层,大大减少了炉体热量的损失,减少了电量的消耗,在为企业带