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科普知識：海綿鈦
一、鈦概述
鈦是一種銀白色的過渡金屬，其特徵為重量輕、強度高、具金屬光澤，亦有良好的抗腐蝕能力（包括海水、王水及氯氣）。由於其穩定的化學性質，良好的耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強鹼，以及高強度、低密度，被美譽為「太空金屬」。
距今46億年前地球誕生了，鈦元素大約就是那個時候來到了地球。或許更早，在地球沒有誕生之前，鈦已經由一些較輕的元素聚變而生成。在鈦元素生成之後的漫長歲月裡，它跟其它元素反應而生成礦石,在全球各地形成了巨大的礦床。
鈦是生性活潑的元素，跟大多數元素都能發生反應，冶煉異常困難，是稀有的貴金屬。在1791年，英國的格雷戈爾牧師第一次發現了它，1795年，德國人克拉普魯斯，在研究金紅石的時候，又發現了鈦，並以希臘神話中的大力神泰坦(Titans)給它命名。因為鈦的活潑個性，冶煉異常困難，又因為當時的已知儲量很少，所以一直被認為是稀有的貴金屬。
鈦的商業價值在二十世紀五十年代開始被人們認識，鈦與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素熔成合金，造出高強度的輕合金，被應用於航空、航天等高科技領域。隨著不斷向化工、石油、電力、海水淡化、建築、日常生活用品等行業推廣，鈦金屬日益被人們重視，被譽為「現代金屬」和「戰略金屬」，是提高國防裝備水平不可或缺的重要戰略物資。
衡量一個國家鈦工業規模有兩個重要指標：海綿鈦產量和鈦材產量，其中海綿鈦產量反映原料生產能力，鈦材產量反映的是深加工能力。目前鈦工業已形成中國、美國、獨立國協、日本和歐洲五大生產和消費主體。
二、海綿鈦的生產工藝
海綿鈦的工業化生產從1948 年至今已經有70多年了，其間雖然也有其他一些工藝投入過工業試生產，但都因為種種問題而紛紛停產，只剩下Kroll工藝一家獨大。目前，國際上唯一用於工業生產的制鈦方法仍然只有Kroll法，也稱鎂熱法，其生產流程主要包括富態料製備、氯化、四氯化鈦精製、還原蒸餾、氯化鎂電解幾個環節。
鎂還原的實質是，在880℃～950℃下的氬氣氣氛中，讓四氯化鈦與金屬鎂進行反應得到海綿狀的金屬鈦和氯化鎂，用真空蒸餾除去海綿鈦中的氯化鎂和過剩的鎂，從而獲得純鈦，蒸餾冷凝物可經熔化回收金屬鎂，氯化鎂經熔鹽電解回收鎂和氯氣。
從精製四氯化鈦中製取金屬鈦，分為還原和蒸餾兩個步驟。在較長一段時間，還原、蒸餾都是分步進行的，而目前已趨向聯合化、大型化。鎂還原法生產海綿鈦的工藝流程見圖：
三、海綿鈦國家標準
現行海綿鈦國家統一執行標準：GB/T2524-2019。海綿鈦產品按化學成分及布氏硬度分為7個牌號（等級）：MHT-95、MHT-100、MHT-110、MHT-125、MHT-140、MHT-160、MHT-200。海綿鈦產品的化學成分及布氏硬度應符合表1要求：
四、海綿鈦市場
目前全球生產海綿鈦的國家集中在日本、美國、俄羅斯、哈薩克斯坦、烏克蘭和中國等少數幾個國家，所有工廠全部採用鎂還原-蒸餾聯合法工藝。
近幾年隨著中國經濟平穩快速增長，供給側結構性改革已初見成效，2019年儘管中國經濟運行面臨著下行的壓力，但中國鈦工業仍然一枝獨秀，經過前幾年的結構性調整，中國鈦工業轉型升級已初見端倪。2019年，中國鈦工業在產量和價格方面均出現了近幾年少有的喜人局面，正在步入新一輪發展的快車道，整體正向著諸多利好的方向發展。
中國海綿鈦行業經過近十年的調整，各主要生產企業通過工藝技術的改進和管理經驗的提升，已逐步向全流程、大型化和精細化方向發展。2019年受國內海綿鈦價格上漲以及高端鈦市場需求的驅動，國內鈦企業新建、擴建海綿鈦項目及部分停產企業復產，海綿鈦產能同比大幅增長了47.7%，達到歷史高位的15.8萬t/a。
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