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carbon materials for titanium manufacturing
简介
工业制取海绵钛生产过程中所使用的石墨电极或炭质电极。
制取海绵钛工艺流程为：钛精矿电弧炉还原熔炼制取钛渣，钛渣氯化制取粗四氯化钛;粗四氯化钛精炼除硅、钒、铁等杂质制取精四氯化钛;精四氯化钛用镁还原或钠还原，真空蒸馏制取海绵钛。使用炭素材料的有钛精矿电弧还原熔炼制取钛渣及钛渣氯化制取粗四氯化钛两个工序。
电弧炉还原熔炼制取钛渣用炭素材料 钛精矿用电弧还原熔炼制取钛渣，采用三相电弧炉进行熔炼，电极可用石墨电极或自焙炭素电极。根据炉况可使电极升降，调节电流强度，以保持负荷平衡，并调节炉内温度。
电弧炉一般为圆形或矩形。其规模大小不等，容量从400 kV·A至105000 kV·A。
中国电弧炉的容量一般为400～6300 kV·A，表1列出了钛精炼矿还原熔炼制取钛渣使用石墨电极或自焙炭素电极情况。
表1 电弧炉主要参数
| 变压器容量/kV·A | 400 | 550 | 1500 | 1800 | 3000 | 6300 |
| 一次电压/V | 6000 | 6000 | 6000 | 10000 | 10000 | |
| 二次电压/V | 88 | 90 | 96 | 140 | 158 |
注：φ320、φ450及φ750为自焙炭素电极，其余为石墨电极。
中国主要钛渣厂，因操作水平不一样，电极消耗也有所差异，电极消耗情况见表2。
表2 主要钛渣生产厂电极消耗指标
|
电炉 台数 |
变压器容量 /kV·A×台数 |
钛渣生产能 力/t·a-1 |
电极单耗 /t·t-1 |
| 3 |
4000×1 1800×2 |
9000 | 0.05 |
| 2 |
400×1 1000×1 |
2000 | 0.025 |
| 5 |
400×2 550×1 1000×2 |
5000 | 0.05 |
| 3 |
400×2 580×1 |
2000 | 0.035 |
| 2 |
400×1 1500×1 |
2000 | 0.05 |
| 2 | 1000×2 | 2000 | 0.07 |
| 1 | 8300×1 | 4000 | 0.08 |
| 2 |
400×1 650×1 |
1300 | 0.025 |
钛渣产量最大的工厂是加拿大魁北克钛公司。该公司拥有100000～105000kV·A密闭式矩形电炉9台，采用三相六电极直线排列。100000 kV·A密闭式电炉长21 m，宽7.6m，高5.5 m。每台电炉有6根φ600 mm×2500 mm的石墨电极，电极间距为2m，每二根石墨电极连接一台单相变压器，3个单相变压器连接构成三相。每冶炼1t钛渣消耗石墨电极10kg，一台30000kV·A电炉，平均每天消耗一根电极。
钛渣熔盐氯化法生产四氯化钛用石墨电极 钛渣熔盐氯化法生产四氯化钛的熔盐炉内径为φ1000 mm，炉膛高度为2400 mm，上下两排石墨电极，每排三根电极呈120°排列在同一水平面上。上排电极尺寸为270 mm×150mm×1250 mm，下排电极尺寸为φ200mm×1000 mm。
前苏联钛渣熔盐氯化生产四氯化钛，普遍采用中空的环形石墨电极。启动或处理故障时可通电加热熔盐，温度过高时可通水冷却。大型钛渣熔盐氯化生产四氯化钛炉，日产四氯化钛超过百吨。
熔盐氯化生产四氯化钛，适用低品位的钛渣原料，对处理我国攀枝花的原料，将有重要意义。