攀枝花海綿鈦現(xiàn)狀分析及發(fā)展展望

林曉峰，夏建輝

（攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)有限責(zé)任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

鈦具有耐腐蝕、比強(qiáng)度大、無磁性等特殊優(yōu)點，因其優(yōu)越的性能，被稱為“太空金屬”和“海洋金屬”，并被廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石油、冶金、輕工、電力、海水淡化、艦船和民用等領(lǐng)域。

金屬鈦的生產(chǎn)從1948年至今已有半個多世紀(jì)的歷史，它是伴隨著航空和航天工業(yè)而發(fā)展起來的優(yōu)質(zhì)輕型高強(qiáng)耐腐結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料和重要的生物工程材料，被譽(yù)為僅次于鐵、鋁的正在崛起的“第三金屬”，我國從1954年北京有色金屬研究總院開始研究金屬鈦的制造技術(shù)，1958年開始建立小規(guī)模生產(chǎn)裝置。上世紀(jì)60年代和70年代初，在撫順、上海、遵義、寶雞和沈陽建立海綿鈦和鈦材加工工廠，形成了從礦石、海綿鈦、鈦材、設(shè)備和工業(yè)應(yīng)用的完整的金屬鈦生產(chǎn)和應(yīng)用體系。至今，世界上只有美國、俄羅斯、日本和中國具有這樣的鈦生產(chǎn)和應(yīng)用體系。

2 海綿鈦生產(chǎn)狀況

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和鈦需求市場的影響，我國金屬鈦生產(chǎn)的發(fā)展速度是緩慢的，到1985年海綿鈦年產(chǎn)量才突破103t；從1985年至2003年的近二十年間，海綿鈦年產(chǎn)量一直在1000t至3000t間；近幾年的發(fā)展速度才加快，2004年產(chǎn)量達(dá)到4800t，2005年9500t，2011年達(dá)到85.8×103t，截止2012年11月，全年海綿鈦產(chǎn)量已達(dá)到98×103t，預(yù)計全年達(dá)到105×103t以上。

由于攀枝花擁有得天獨(dú)厚的釩鈦磁鐵礦資源，對于如何解決高效綜合利用已成為當(dāng)前主要研究的一個課題，生產(chǎn)海綿鈦作為鈦資源利用的一個重要方向具有重要的意義。目前，在攀枝花地區(qū)擁有三家海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)，分別為攀鋼鈦業(yè)海綿鈦、鋼企欣宇化工海綿鈦、恒為制鈦，均座落在攀枝花釩鈦產(chǎn)業(yè)園區(qū)，對于更好地發(fā)展攀枝花海綿鈦行業(yè)，需在綜合分析三家企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)對具有行業(yè)帶動作用的科研項目研究支持，不斷開發(fā)適應(yīng)的新工藝、新技術(shù)、新裝備，清潔生產(chǎn)，節(jié)能降耗，以此在低迷的海綿鈦市場中生存，具備顯著地抗風(fēng)險能力。

3 生產(chǎn)技術(shù)及項目運(yùn)行情況

3.1 海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)

我國海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)，依靠國內(nèi)力量不斷實現(xiàn)進(jìn)步，現(xiàn)在主要工序都已采用了主流技術(shù)，如沸騰氯化技術(shù)、浮閥塔精餾技術(shù)、還原－蒸餾聯(lián)合法技術(shù)、還原－蒸餾過程計算機(jī)控制技術(shù)和無隔板槽電解鎂技術(shù)等，主要設(shè)備也已基本上實行了大型化，如φ2.6m沸騰氯化爐、8t倒U型還原－蒸餾聯(lián)合爐和110kA無隔板鎂電解槽；攀枝花地區(qū)海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)和國內(nèi)其它地區(qū)相似，具體生產(chǎn)技術(shù)比較見表1。

表1 攀枝花地區(qū)海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)比較

由于我國鈦資源以鈦鐵礦為主，且主要是含鈣鎂雜質(zhì)較高的低品位鈦鐵礦，所以我國大部份海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)，采用含鈣鎂氧化物2.5%左右的高鈦渣（TiO2相當(dāng)量≧92%）或金紅石為原料，通過無篩板沸騰氯化爐生產(chǎn)四氯化鈦，但是由于攀枝花礦生產(chǎn)的鈦渣鈣鎂含量達(dá)到8%以上且TiO2≧80%，隨著優(yōu)質(zhì)鈦資源的日益枯竭，立足于應(yīng)用高鈣鎂鈦渣的熔鹽氯化法四氯化鈦生產(chǎn)技術(shù)將具有明顯地優(yōu)勢。

粗四氯化鈦的精制方法有銅絲除釩、礦物油除釩、鋁粉除釩，鋁粉除釩效果較佳，鎂還原－真空蒸餾制造海綿鈦，主要分為倒“U”型聯(lián)合法和“I”型半聯(lián)合法兩種。海綿鈦的破碎，已采用剪切式破碎和盤式破碎，避免了在破碎過程中對產(chǎn)品質(zhì)量影響。鎂電解已采用了大型無隔板電解槽，與國外先進(jìn)水平比較，還存在較大差距，主要表現(xiàn)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、三廢治理、設(shè)備配套水平和自動控制等方面，需進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

3.2 技術(shù)及裝備水平分析

攀枝花地區(qū)海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計建設(shè)均為氯、鎂循環(huán)利用系統(tǒng)的全套技術(shù)工藝，這有利于降低海綿鈦的生產(chǎn)成本，減少廢料排放，具有明顯的競爭力潛力，但要從提高海綿鈦產(chǎn)品質(zhì)量、工藝技術(shù)及裝備水平以及實現(xiàn)“清潔、文明、無公害化”現(xiàn)代化生產(chǎn)還需要更好地開展工作。

攀枝花地區(qū)海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)差異體現(xiàn)在:攀鋼海綿鈦采用熔鹽氯化爐生產(chǎn)四氯化鈦、還原蒸餾采用I型半聯(lián)合工藝技術(shù)、鎂電解生產(chǎn)技術(shù)三家均不相同，精制除釩工藝不同。從目前運(yùn)行分析以鋼企海綿鈦廠的多級電解槽運(yùn)行效果更佳；在尾氣處理方面鋼企海綿鈦采用獨(dú)有的制鈣工藝，解決了尾洗堿液的處理問題；而攀鋼海綿鈦開發(fā)出了利用項目內(nèi)廢鹽酸處理尾洗廢鹽水的綜合利用工藝技術(shù)，有效實現(xiàn)廢物的綜合利用。

從裝備水平上分析，攀鋼海綿鈦更加具有優(yōu)勢，這與其項目產(chǎn)品滿足軍工、航天等高端市場質(zhì)量定位密切相關(guān)。

3.3 設(shè)計指標(biāo)及運(yùn)作分析

各企業(yè)海綿鈦單耗對比見表2，鎂電解工序單耗對比見表3。2012年生產(chǎn)比較分析見表4。從表中數(shù)據(jù)分析得出，鋼企鎂電解多級槽技術(shù)在指標(biāo)上具有明顯優(yōu)勢，為其成本的降低有直接帶動作用，從制造成本上分析，攀鋼海綿鈦相比恒為、鋼企均處于劣勢，但從海綿鈦質(zhì)量綜合分析攀鋼海綿鈦性價比更高，恒為與鋼城集團(tuán)海綿鈦的產(chǎn)品僅少量能滿足航空航天及軍工高端行業(yè)需求。

表2 鋼城集團(tuán)、恒為制鈦與鈦業(yè)公司海綿鈦消耗指標(biāo)對比

表3 鋼城集團(tuán)、恒為制鈦與鈦業(yè)公司海綿鈦鎂電解工序消耗指標(biāo)對比

表4 攀枝花地區(qū)2012年海綿鈦生產(chǎn)比較

4 存在的主要問題

4.1 海綿鈦市場低迷，海綿鈦企業(yè)的生存壓力大

鈦的消費(fèi)量與一個國家的綜合國力和發(fā)展程度成正比，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷增長，綜合國力不斷增強(qiáng)，海綿鈦的消費(fèi)量增長速度也較快（主要應(yīng)用于化工和石油化工），但應(yīng)用增長仍會落后于產(chǎn)能量增長，預(yù)計國內(nèi)外鈦市場在今后一段時間內(nèi)將是處于供大于求的局面，海綿鈦市場長期處于低迷狀態(tài)，因此海綿鈦企業(yè)的生存壓力較大。

4.2 實現(xiàn)鎂、氯全系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)化海綿鈦生產(chǎn)的技術(shù)指標(biāo)、提高海綿鈦產(chǎn)品質(zhì)量、清潔生產(chǎn)還需大力做工作

通過需求市場分析，海綿鈦生產(chǎn)必然要面向和依賴于國內(nèi)和國際兩個市場，參與國內(nèi)外市場的競爭，必須以產(chǎn)品的質(zhì)量和價格來競爭，而質(zhì)量和價格又取決于生產(chǎn)技術(shù)。可見，實現(xiàn)海綿鈦生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步，使生產(chǎn)技術(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全面達(dá)到先進(jìn)水平，是參與市場競爭和保持持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。但作為鎂、氯循環(huán)的海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)，由于鈦、鎂系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，工藝過程復(fù)雜，較難實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，因此，圍繞海綿鈦全流程貫通運(yùn)行及達(dá)產(chǎn)、工藝技術(shù)優(yōu)化、裝備水平提升及清潔生產(chǎn)等方面還需大力開展工作。

4.3 海綿鈦生產(chǎn)專業(yè)技術(shù)人員較為匱乏

由于攀枝花海綿鈦企業(yè)均為在2006年以后開工建設(shè)的，海綿鈦生產(chǎn)專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)時間較短。雖然采取了類似工廠培養(yǎng)及外聘專家等多種方式強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)人力資源為生產(chǎn)系統(tǒng)做好技術(shù)操作指導(dǎo)和保駕護(hù)航，但真正掌握海綿鈦生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的人才還較為匱乏。同時對于新裝備、新單位入駐海綿鈦行業(yè)也需要建立經(jīng)驗和記錄，需更加依靠專家傳幫帶及現(xiàn)場生產(chǎn)實踐的摸索，逐步建立起強(qiáng)力的軟硬支撐。

5 結(jié)論

攀枝花地區(qū)海綿鈦企業(yè)是2002～2004年海綿鈦價格猛漲時投資且具有海綿鈦投資過熱性質(zhì)的項目，雖存在較多的負(fù)面因素，但對行業(yè)也有正面作用，其更加強(qiáng)化了競爭機(jī)制—“鼓勵先進(jìn)，淘汰落后，適者生存”，有利于促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，更加強(qiáng)調(diào)應(yīng)用國內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備，特別重視產(chǎn)品質(zhì)量提升，特別注意三廢治理和環(huán)境保護(hù)，有利于使我國海綿鈦的生產(chǎn)技術(shù)水平更快地接近世界先進(jìn)水平，產(chǎn)品在國際市場上具有更大的競爭力。另外對于加快海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，為高效地解決攀枝花釩鈦磁鐵礦綜合利用具有重要的意義。

5.1 攀枝花地區(qū)海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)整體屬于國內(nèi)中等水平，攀鋼海綿鈦整體生產(chǎn)工藝及裝備水平更加合理和可靠，產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)，但整套系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及關(guān)系到降成本的鎂電解系統(tǒng)需要更全面深入地研究，鋼企海綿鈦的多極電解槽整體效果具有明顯的優(yōu)勢，同時圍繞如何實現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)效也需重點開展工作。

5.2 海綿鈦屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，圍繞節(jié)能降耗、技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化將是長久的課題，同時攀枝花市可以適當(dāng)?shù)貜碾妰r方面給予支持。

5.3 針對提高攀枝花地區(qū)的海綿鈦行業(yè)水平，更多的應(yīng)該是立足當(dāng)前各個項目平臺，一方面加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)的整合力度，另一方面大力支持各單位開展具有技術(shù)實效或帶動行業(yè)水平提升的科研項目，如攀枝花礦鈦渣熔鹽氯化研究，可有效地解決攀枝花礦的綜合利用，且對四氯化鈦生產(chǎn)行業(yè)及鈦白行業(yè)開辟更多的應(yīng)用方向。針對還蒸系統(tǒng)的I型、U型設(shè)計、海綿鈦砣的破碎加工系統(tǒng)需要研究如何更好地提高產(chǎn)品質(zhì)量。鎂電解系統(tǒng)重點要開展流水線電解槽及多極槽的優(yōu)劣比較。同時加強(qiáng)引進(jìn)部份海綿鈦技術(shù)人才或?qū)Ρ镜厝瞬排囵B(yǎng)支持力度。

5.4 對于海綿鈦清潔生產(chǎn)的問題，也應(yīng)該引起高度重視，妥善地解決好三廢的循環(huán)利用及環(huán)保生產(chǎn)問題，比如氯化渣（釩渣）綜合利用研究，廢鹽水及廢鹽酸綜合利用等。

［1］吳彬.海綿鈦的深加工及其應(yīng)用與展望［J］.鈦工業(yè)進(jìn)展，2008，6（25）:11－14.

［2］趙冰洋.海綿鈦國內(nèi)外市場現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.輕金屬，2008（6）:44－47.

［3］許文照.我國海綿鈦的生產(chǎn)與科研現(xiàn)狀［J］.鋼鐵釩鈦，1987（4）.

［4］王曉平.海綿鈦生產(chǎn)工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.鈦工業(yè)進(jìn)展，2011，2（28）:8－12.