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我國的鈦資源極其豐富,約佔世界總儲量的48%,居世界首位。攀西地區 的釩鈦鐵礦佔全國鈦資源的90.5%,但由於品位較低、鈣鎂含量高、較難選礦等,鈦利用率僅為4.9%,大量未被利用的尾礦和高爐渣等排放到環境中,已經 對長江上游的金沙江流域造成嚴重的環境污染。傳統的硫酸法鈦白生產工藝流程長、工藝複雜,每生產1噸鈦白會排放20%左右的廢硫酸7~11噸及廢渣 0.2~0.3噸,環境污染極其嚴重,成為我國鈦白行業發展的瓶頸。

中國科學院過程工程研究所以張懿院士為首的研究團隊首次提出亞熔鹽法 鈦清潔冶金新工藝,該工藝以亞熔鹽態的鹼金屬氫氧化物為反應介質,完全不同於傳統的硫酸法和氯化法,可以在常壓和較低溫度下高效、高選擇性地將鈦鐵礦或高 鈦渣中的鈦轉化為鈦酸鹽中間體,而惰性的Ca、Mg、Fe等不與鈦酸鹽反應,留在渣相,從而實現鈦與Ca、Mg、Fe的分離。分離出來的鐵渣可進一步利 用。齊濤研究員等人在此基礎上,提出低鹼耗、低成本的處理高鈦渣來製備二氧化鈦的優化工藝,首次以高鈦渣為原料,採用KOH亞熔鹽法製備三鈦酸鉀中間體, 經水解製備出高附加值八鈦酸鉀晶須,或水解製備二氧化鈦,開拓了二氧化鈦和鈦酸鉀晶須製備的新途徑。這種新工藝具有工藝簡單、流程短、鉀再生迴圈、經濟性 好等優點,具有廣闊的應用前景。

用NaOH(或KOH)處理鈦鐵礦或高鈦渣,在亞熔鹽體系中清潔製備二氧化鈦等含鈦產品的新方法有望在未 來幾年內進一步擴大試驗,進一步完善將電化學方法和礦產資源綜合利用相結合來處理鈦渣的技術,並逐步擴大試驗規模。在此基礎上,有望推廣開發出其他多種金 屬礦物的清潔處理技術。此外,冶金新工藝、新技術研究還將集中在以電解法替代高溫還原-氧化熔煉法製備某些稀有金屬如Nb、Ta等方面,並將獲得應用成 果。

近年來,朱鴻民等人提出碳熱還原與熔鹽電解結合從高鈦渣中獲得金屬鈦的方法,在處理我國攀鋼公司的高鈦渣來生產金屬鈦和鈦合金方面取 得了可喜的成果;郭佔成等人研究了用TiO2和Fe2O3電解直接製備TiFe合金的方法,也取得成功。

總之,從生產源頭預防污染的清潔 生產是保護環境實現持續發展的重要戰略。清潔生產新技術體系的建立要突破長期沿襲的傳統生產方法,在高起點上實現傳統污染行業的技術更新換代。我國科學家 在運用冶金新工藝、新技術,製備鉻、鈦以及稀有金屬Nb、 Ta等方面,都已獲得重要成果,使得生產過程的環境污染和能源消耗明顯下降,並由此提出和發展了綠色化學新概念。

 

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