科普知识：海绵钛

一、钛概述

钛是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，亦有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气）。由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。

距今46亿年前地球诞生了，钛元素大约就是那个时候来到了地球。或许更早，在地球没有诞生之前，钛已经由一些较轻的元素聚变而生成。在钛元素生成之后的漫长岁月里，它跟其它元素反应而生成矿石,在全球各地形成了巨大的矿床。

钛是生性活泼的元素，跟大多数元素都能发生反应，冶炼异常困难，是稀有的贵金属。在年，英国的格雷戈尔牧师第一次发现了它，年，德国人克拉普鲁斯，在研究金红石的时候，又发现了钛，并以希腊神话中的大力神泰坦(Titans)给它命名。因为钛的活泼个性，冶炼异常困难，又因为当时的已知储量很少，所以一直被认为是稀有的贵金属。

钛的商业价值在二十世纪五十年代开始被人们认识，钛与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金，造出高强度的轻合金，被应用于航空、航天等高科技领域。随着不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。

衡量一个国家钛工业规模有两个重要指标：海绵钛产量和钛材产量，其中海绵钛产量反映原料生产能力，钛材产量反映的是深加工能力。目前钛工业已形成中国、美国、独联体、日本和欧洲五大生产和消费主体。

二、海绵钛的生产工艺

海绵钛的工业化生产从年至今已经有70多年了，其间虽然也有其他一些工艺投入过工业试生产，但都因为种种问题而纷纷停产，只剩下Kroll工艺一家独大。目前，国际上唯一用于工业生产的制钛方法仍然只有Kroll法，也称镁热法，其生产流程主要包括富态料制备、氯化、四氯化钛精制、还原蒸馏、氯化镁电解几个环节。

镁还原的实质是，在℃～℃下的氩气气氛中，让四氯化钛与金属镁进行反应得到海绵状的金属钛和氯化镁，用真空蒸馏除去海绵钛中的氯化镁和过剩的镁，从而获得纯钛，蒸馏冷凝物可经熔化回收金属镁，氯化镁经熔盐电解回收镁和氯气。

从精制四氯化钛中制取金属钛，分为还原和蒸馏两个步骤。在较长一段时间，还原、蒸馏都是分步进行的，而目前已趋向联合化、大型化。镁还原法生产海绵钛的工艺流程见图：

三、海绵钛国家标准

现行海绵钛国家统一执行标准：GB/T-。海绵钛产品按化学成分及布氏硬度分为7个牌号（等级）：MHT-95、MHT-、MHT-、MHT-、MHT-、MHT-、MHT-。海绵钛产品的化学成分及布氏硬度应符合表1要求：

四、海绵钛市场

目前全球生产海绵钛的国家集中在日本、美国、俄罗斯、哈萨克斯坦、乌克兰和中国等少数几个国家，所有工厂全部采用镁还原-蒸馏联合法工艺。

近几年随着中国经济平稳快速增长，供给侧结构性改革已初见成效，年尽管中国经济运行面临着下行的压力，但中国钛工业仍然一枝独秀，经过前几年的结构性调整，中国钛工业转型升级已初见端倪。年，中国钛工业在产量和价格方面均出现了近几年少有的喜人局面，正在步入新一轮发展的快车道，整体正向着诸多利好的方向发展。

中国海绵钛行业经过近十年的调整，各主要生产企业通过工艺技术的改进和管理经验的提升，已逐步向全流程、大型化和精细化方向发展。年受国内海绵钛价格上涨以及高端钛市场需求的驱动，国内钛企业新建、扩建海绵钛项目及部分停产企业复产，海绵钛产能同比大幅增长了47.7%，达到历史高位的15.8万t/a。

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