都知道钛很贵,但是为什么贵?原材料贵,就是海绵钛贵。说起钛及钛合金就不得不提海绵钛。海绵钛就是生产钛及钛合金原材料。没有海绵钛就没有钛及钛合金。
海绵钛主要来自二种矿物:
1,金红石 是一种黄色至红棕色的矿物,其主要成分是TiO2,还含有一定量的铁、铌和钽。
2,钛铁矿,理论分子式为FeTi03,其中TiO2理论含量为52.63%。可以把自然界的钛铁矿看成是FeO-TiO2和其他杂质氧化物组成的固溶体。
1940年,卢森堡科学家W.J.Kroll用镁还原TiCl4制得了纯钛。从此,镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的主要工业方法。请注意这里是生产是“海绵钛”也叫“多孔质钛”。海绵钛的生产工艺主要包括以下几个步骤:钛铁矿一采矿一选矿一钛精矿一富集一富钛料一氯化一粗TiC1 一精制一纯TiC1一镁还原一破碎一分级一混合一海绵钛
其他下面四个工序属于关键过程。
氯化工艺:这是生产四氯化钛的主要步骤。具体方法包括沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化。沸腾氯化是目前最常用的方法,通过高温和氯气的作用,将富钛料与固体碳质还原剂反应生成四氯化钛。熔盐氯化和竖炉氯化则分别使用熔盐介质和竖式氯化炉进行氯化反应。
精制工艺:四氯化钛需要经过精制提纯,以去除高沸点和低沸点杂质。常用的精制方法包括精馏法和化学法,其中精馏法使用高效的浮阀精馏塔,而化学法则采用铝粉除钒等方法。
还原-蒸馏工艺:将精制的四氯化钛在高温下与熔融金属镁反应,生成海绵状金属钛和熔融氯化镁。然后通过真空蒸馏去除海绵钛中的氯化镁和过剩的镁,得到纯钛。
电解镁工艺:电解镁是生产海绵钛的关键步骤之一。国外广泛采用多极电解槽和无隔板镁电解槽,而国内则因技术相对落后,导致电耗和氯耗较高。近年来,国内新建工厂逐渐采用先进的大型电解槽,提高了生产技术,降低了成本。
原材料海绵钛的价格2005、2006年达到20万元/吨。后期随着海绵钛生产的原料、氯化、精炼和电解等方面突破技术瓶颈。大概2017年时,海绵钛价格一路调整到8万元/吨。
直到2024年海绵钛价格呈现“高开低走”的趋势。年初海绵钛价格较高,但随着市场供需变化,价格逐渐回落。截至目前,海绵钛价格累计跌幅约50000元/吨,已跌至历史新低位。
就算目前在最低位,计算下来海绵钛的价格还在50元/kg。因为海绵钛贵所钛及钛合金贵。海绵钛的生产以及提炼工艺非常复杂,生产过程还需要高温高能耗的设备和真空环境,能源成本的增加也直接影响了其价格偏高。这使得钛合金的价格居高不下。