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金属钛是现代化工业中独领风骚的一颗新材料“明星”。它具有密度小、强度高、可塑性及可焊性好、无磁、既耐高温又耐低温和抗腐蚀能力极强等一系列优良特性,广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇等军工领域、以及化工、轻工、纺织、医疗、冶金、石油等领域。有科学家预言:金属钛将是21世纪冶金工业最重要的产品之一,其产量有可能最终超过钢。
钛因为熔点很高(1675℃),在高温下其化学性质又变得非常活泼,因此它是一种很难提取的对冶炼设备和工艺要求很高的金属。世界上工业生产金属钛通行的工艺是镁热还原法(Kroll)。该方法的缺陷不仅是非连续的,而且工艺复杂、能耗大、成本高、污染环境。对此,若干年来国内外对流程短、成本低、环境友好的金属钛制备方法做了大量的研究,如熔盐电解法、等离子法、金属氢化物还原法、气相还原法等,其中有两种直接电解二氧化钛提取金属钛法被认为是最有潜力的绿色工艺。然而迄今为止,这两种工艺都没有实现工业化生产。
攀钢采用的是直接电解二氧化钛提取金属钛工艺,但它是一种创新的电解工艺,与上述电解工艺相比,其优点有四:首先是克服了产品中钙、镁等杂质含量较高(即脆性大)的问题,实验中得到的金属钛纯度可达99.99%。其次是解决了电解电流密度小和电流效率低的难题,实验室电流效率保持在较高水平。再次是电解所得产品易分离,可连续作业,有利于实现工业化生产。最后是提取金属钛的成本低,仅仅相当于镁热还原法的三分之一。
我国磷铁资源非常丰富,储量居世界第一,虽已进入少数能够冶炼金属钛(海绵钛)的国家之列,但钛的生产能力仅占世界的2%~3%。攀枝花地区钛资源在国内首屈一指,二氧化钛储量占全国90%以上,但钛的生产几乎为零。因此,提高我国特别是攀枝花的钛工业生产能力已成为当务之急。攀钢和北科大合作研发的项目一旦实现产业化生产,必将提升攀西地区乃至我国在国际钛金属提取技术领域的地位,同时为攀钢新添一个效益显著的经济增长点。