钛废料回收和综合利用中的国内外差距
【钛材料新闻】随着科技的发展,特别是航空航天等工业的发展,对钛材料的需求量大增,但我国钛资源并不充足,海绵钛产能有限,导致原料短缺,缺口较大,制约了我国钛工业的快速发展。
由于钛及钛合金独特的加工特性,加工材料的成品率较低,一般在50%左右,生产过程中会产生大量的废金属,如何利用这些废金属成为钛加工行业的重要研究课题。
近年来,我国日益重视资源的循环利用,对于钛行业来说,加强废旧物料的回收加工、提高废旧物料的利用率尤为重要。
我国钛废渣回收利用现状
我国钛及钛合金生产起步于20世纪50年代,1958年实现海绵钛工业化生产,1964年实现钛加工材工业化生产。几乎在钛及钛合金加工材投入工业化生产的同时,我国就开始了对钛废料的回收利用。
对于钛及钛合金废渣的回收利用,国外早在20世纪60年代初就开始了研究工作,到70年代初已达到工业规模的回收水平。在美国,钛废渣的回收利用平均占锭产量的35%~45%。其他西方国家的钛公司和生产企业也相继完善了各自独特的钛废渣回收利用工艺和设备。
最初研究主要集中于大块纯钛废料的回收利用。钛及钛合金的冶炼过程是在真空条件下进行的,大块废料的表面处理、净化、电极制备难度相对较小,对锭材质量影响也相对较小,有利于回收工作的开展。
回收状况
我国钛及钛合金生产起步于20世纪50年代,1958年实现海绵钛工业化生产,1964年实现钛加工材工业化生产。几乎在钛及钛合金加工材投入工业化生产的同时,我国也开始对钛废料进行回收利用。关于钛及钛合金废料的回收利用,国外在20世纪60年代初就开始了研究工作,到20世纪70年代初已相继达到工业规模的回收利用水平。在美国,钛废料的回收利用平均占锭产量的35%~45%。其他西方国家的钛公司和生产企业也相继完善了各自独特的钛废料回收利用工艺和设备。
20世纪80年代末,钛合金废料回收利用工艺的研究工作就开始了,研究工作主要针对消耗量最大的钛合金——TC4合金,经过充分细致的研究和实验,通过添加25%~30%的废料,生产出具有良好室温和高温力学性能的TC4钛合金加工材。
自1985年至今,宝钛集团已形成年处理钛废料1000余吨的生产能力,回收的钛废料除纯钛外,还包括TA9、TA10、TC1、TC4、TC11等牌号的钛合金。
同时,沈阳有色金属加工厂等单位也开展了钛废渣回收利用工艺研究,目前我国钛废渣回收利用平均占锭产量的10%左右。
我国钛废渣回收利用存在的问题
虽然我国钛废料回收利用取得了长足进步,回收技术和工艺也比较成熟,但与发达国家相比还存在一些不足,废料利用率不高,从废料收集、处理到电极压制、冶炼,能够全程调控、控制的企业并不多。我国钛废料回收利用存在的主要问题有:
1)没有统一的垃圾标准
这是制约废料回收利用的重要原因之一,目前我国生产和使用的钛合金牌号有60多个,冶炼方式决定了不同牌号的废料在收集回收时不能混合;另外,不同状态的废料如果混合在一起,会给后续处理和回收带来很大的麻烦,因此需要制定相应的废料标准,规范市场。
2)废物收集仅限于少数生产企业
目前,国内掌握回收技术、能对钛废料进行有效回收利用的企业寥寥无几。一方面废料处理难度大,处理工艺和设备对锭材质量影响重大;另一方面,冶炼回收工序对锭材质量起着决定性作用。只有掌握这些技术,依托专业设备,才能对钛废料进行有效回收利用。
3)收集过程缺乏标准化的控制程序
废料收集过程是否得到有效控制影响整个废料回收过程以及最终的产品质量和生产成本。目前,国内除少数几家大型钛材料生产企业外,尚无规范的钛废料收集分类控制程序,无法保证废料在收集过程中不混入或混入其他异物。
4)受回收方法和冶炼设备限制
目前,我国钛及钛合金的冶炼主要采用真空自耗电弧炉。在制作电极时,若采用块状废料,虽然可以加入大量废料,但对电极焊接质量要求高,否则冶炼时易产生块状,影响锭材质量。若采用片状废料,废料加入量受到限制。同时,这种冶炼方法要求电极的成分必须均匀,对纯钛的回收影响不大,但回收利用不易得到理想的效果。
发展我国钛废渣回收利用的思路与建议
尽快完成钛及钛合金废料国家标准的制定和发布,规范和保证回收废料的质量。建立有效的废料收集回收程序,实现废料收集、回收利用的全过程控制。加快合金废料回收工艺研究和技术突破,扩大回收合金种类和品种,提高废料利用率。加快冶炼设备技术改造,新增适合废料回收利用的设备,如EB炉等,提高回收锭成分的均匀性。应加强对回收钛废料产品质量鉴别和监督检查,不符合质量要求的产品不得进入流通领域,对产品的用途要进行明确分类和限制。加强钛废料回收利用,提高回收利用率,对于节约资源、降低成本具有重要意义。各与钛生产、使用有关的单位和部门要从国家利益出发,积极响应国家号召,制定规范的管控规程,做好钛废料的收集、贮存工作,为钛废料的回收利用创造有利条件,促进我国钛工业健康发展。