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我国钛废料回收利用存在的一些问题

来源:      2019-12-3 8:32:35      点击:

      随着科学技术的发展 ,特别是航空航天等工业的发展 ,钛材的需求量大幅度上升 。但我国的钛资源并不充足,海绵钛的产能有限,造成原料紧缺 ,出现较大的缺口,制约着我国钛工业的快速 发展 。

  由于钛及钛合金独特的加工工艺特点 ,加工材的成品率都比较低 ,一般在 50%左右。生产过程会产生大量的残废金属 ,如何利用些残废金属,便成为钛加工业一项重要的研究课题 。

  近年来,我国日益重视对资源的循环利用。对钛工业而言,加强废料的回收和加工利用,提高废旧料的利用率变得尤为重要。 

我国钛废料回收利用现状 

  我国钛及钛合金的生产起步于上世纪 50年代, 1958年开 始实现海绵钛的工业化生产 ,1964年实现了钛加工材的工业化生产 。 几乎在钛及钛合金加工材投入工业化生产的同时,我国就开始了钛残废料的回收利用工作 。

  关于钛及钛合金残废料的回收利用 ,国外20世纪60年代初就开始了研究工作 ,到70年代初,相继达到了工业规模的回收水平。在美国,钛残废料的回收平均 占铸锭生产的 35%~45% 。其他西方国家的钛公司和生产企业也相继完善了各具特色的钛残废料回收工艺及装备 。

  最初主要研究纯钛大块状残废料的回收。钛及钛合金的熔炼过程是在真空下进行的,块状残废料从表面处理 、净化、到电极的制备等工作难度相对小一 些 ,对铸锭质量的影响也相对小一些 ,有利于回收工作的进行。

      回收利用现状 

  我国钛及钛合金的生产起步于上世纪50年代,1958年开始实现海绵钛的工业化生产,1964年实现了钛加工材的工业化生产 。几乎在钛及钛合金加工材投入工业化生产的同时,我国就开始了钛残废料的回收利用工作 。关于钛及钛合金残废料的 回收利 用,国外 从 20 世纪 60年代初就开始了研究工作 ,到70年代初,相 继达到了工业规模的回收水平。在美国,钛残废料的 回收平均 占铸锭 生产的 35%~45% 。其他西方国家的钛公司和生产企业也相继完 善 了各 具特色的钛残废料回收工艺及装备 。

  上世纪80年代末 ,开始了钛合金残废科的回收利用工艺研究工作 。主要针对用量最大的钛合 金 一TC4合金进行研究工作。经充分细致的研究和试 验,在添加 25%~30% 残废料的情况下,生产出了具有良好室温和高温力学性能的TC4钛合金加工材。

  从1985年至今 ,宝钛股份已具有年处理钛残废料超过1000吨的生产能力 ,回收的钛残废料除纯钛外,还包括TA9、TA10、TC1、TC4、TC11等牌号 的钛合金。

  与此同时,沈阳有色金属 加工厂等单位也相继开展了对钛残废 料的回收工 艺研究。目前我国钛残废料的回收利用平均占铸锭生产的10%左右。

  我国钛废料回收利用存在的问题 

  我国钛废料的回收利用工作虽然取得了长足的发展 ,回收技术和工艺也比较成熟,但 与国外发达国家相比还存在不足,废料的利用率不高,从废料的收集 、处理到电极压制及熔炼,整个过程能够规范控制的企业不多。目前我国钛废料的回收利用存在的主要问题 :

  1)无统一的废料标准

  这是制 约废料 回收利用 的重 要原因之一,目前国内生产和应用的钛合金牌号有 60多个,熔炼方式决定了不同牌号的废料在收集和回收时不能相混;另外不同状态的废料如果混在一起对随后的处理和回收会带来 许多麻烦。所以必须制定与之相适应的废料标准,规范市场。

  2)废料收集仅限少数生产企业    

  目前 国 内掌握回收工艺技术,并能对钛废料进行有效回收利用的企业较少,一方面是废料的处理难度较大,处理工艺和装 备对铸 锭质量有重大影响 ;另一 方面是熔炼回收工艺对铸 锭 的质量具有决定性的作用 。只有掌握了这些技术,并以专业设备为依托,才能有效进行钛废料 的回收利用。

  3)收集过程缺乏规范的控制程序 

  废料的收集过程 是否得到有效控制,影响着整个废料回收过程和最终的产 品质量及生产成本。目前国内除几个主要钛材生产企业外,钛废料的收集和分类保管均无规范 的控制程序,无法保证废料在收集过程中不相混或不混入其他外来物 。

  4)受回收方式和熔炼设备的限制 

  目前国内钛及钛 合金 的熔炼主要采用真空 自耗 电弧炉 ,这种熔炼在 电极制作时 ,若使用块状废料,虽然可加入废料量较多,但电极焊接质量要求较高,否则在熔炼时容易产 生掉块,影响铸锭质量。若使用屑状废料,则废料的 加 入量 受到 限定 。 同时该熔炼方法要求电极的成分一定要均匀,对于纯钛的回收影响不大,但对于合 的回收则不易得到理想的效果 。

      发展我国钛废料回收利用的思路和建议 

      尽快完成钛及钛合金废料国家标准的制定和发布实施 ,规范和保证回收废料的品质。建立有效的废料 收集和回收程序 ,实现废料收集、回收和利用的全过 程控制。加速合金废料的回收工艺研究和技术攻关 ,扩大回收合金种类和品种,提高废料的利用率。加速熔炼设备的技术改造,增添适用废料回收的新设备,如 EB炉等,提高回收铸锭成分均匀性。应加强对回收利用钛废料制品的质量鉴定和监督检验 ,对不符合质量要求的产品不得进入流通领域 , 并对产品用途 进行明确的分类和限定 。加强钛废料的回收利用,提高回收率 ,对于节约资源 ,降低成本具有重要的意义。各与钛生产和使用相关单位和部门应从国家利益出发,积极响应国家号召,制定规范的控制程序,作好钛废料的收集和保管,为钛废料的回收利用创造有利条件,促进我国的钛工业良性发展 。