隨著科學技術的發展 ,特別是航空航天等工業的發展 ,鈦材的需求量大幅度上升 。但我國的鈦資源并不充足,海綿鈦的產能有限,造成原料緊缺 ,出現較大的缺口,制約著我國鈦工業的快速 發展 。
由于鈦及鈦合金獨特的加工工藝特點 ,加工材的成品率都比較低 ,一般在 50%左右。生產過程會產生大量的殘廢金屬 ,如何利用些殘廢金屬 ,便成為鈦 加工業一項重要的研究課題 。
近年來 ,我國日益重視對資源的循環利用。對鈦工業而言, 加強廢料的回收和加工利用 ,提高廢舊料的利用率變得尤為重要。
我國鈦廢料回收利用現狀
我國鈦及鈦合金的生產起步于上世紀 50年代, 1958年開 始實現海綿鈦的工業化生產 ,1964年實現了鈦加工材的工業化生產 。 幾乎在鈦及鈦合金加工材投入工業化生產的同時 ,我國就開始了鈦殘廢料的回收利用工作 。
關于鈦及鈦合金殘廢料的回收利用 ,國外20世紀60年代初就開始了研究工作 ,到70年代初,相繼達到了工業規模的回收水平。在美國,鈦殘廢料的 回收平均 占鑄錠 生產的 35%~45% 。其他西方國家的 鈦公司和生產企業也相繼完善了各具特色的鈦殘廢料回收工藝及裝備 。我國最早研究殘廢鈦及鈦合金回收利用始于 1968年 ,當時國內唯一專業鈦加工生產科 研基地一寶鈦集團有限公司 (原寶雞有色金屬加工廠 )成立了科研攻關組 ,專項研究鈦殘廢料的回收利用 。
最初主要研究純鈦大塊狀殘廢料的回收。鈦及鈦合金的熔煉過程是在真空下進行的,塊狀殘廢料從表面處理 、凈化、到電極的制備等工作難度相對小一 些 ,對鑄錠質量的影響也相對小一些 ,有利于回收工作的進行。
回收利用現狀
我國鈦及鈦合金的生產起步于上世紀50年代, 1958年開始實現海綿鈦的工業化生產 ,1964年實現了鈦加工材的工業化生產 。幾乎在鈦及 鈦合 金 加工 材 投入 工業 化 生產 的同 時 ,我 國就開始 了鈦殘廢料的回收利用工作 。關于鈦及鈦合金殘廢料的 回收利 用 ,國外 從 20 世紀 60年代初就開始了研究工作 ,到70年代初,相 繼達到了工業規模的回收水平。在美國,鈦殘廢料的 回收平均 占鑄錠 生產的 35%~45% 。其他西方國家的鈦公司和生產企業也相繼完 善 了各 具特色的鈦殘廢料回收工藝及裝備 。
上世紀80年代末 ,寶鈦集團開始了鈦合金殘廢科 的回收利用工藝研究工作 。主要針對用量最大的鈦合 金 一TC4合金進行研究工作。經充分細致的研究和試 驗,在添加 25%~30% 殘廢料的情況下,生產出了具有良好室溫和高溫力學性能的TC4鈦合金加工材。
從1985年至今 ,寶鈦股份已具有年處理鈦殘廢料超過 1000噸的生產能力 ,回收的鈦殘廢料除純鈦外 ,還包括 TA9、TA10、TC1、TC4、TC11等牌號 的鈦合金。
與此同時 ,沈陽有色金屬 加工廠等單位也相繼開展了對鈦殘廢 料的回收工 藝研究。目前我國鈦殘廢料的回收利用平均占鑄錠生產的10%左右。
我國鈦廢料回收利用存在的問題
我國鈦廢料的回收利用工作雖然取得了長足的發展 ,回收技術和工藝也比較成熟 ,但 與國外發達國家相比還存在不足 ,廢料的利用率不高 ,從廢料的收集 、處理到電極壓制及熔煉 ,整個過程能夠規范控制的企業不多。目前我國鈦廢料的回收利用存在的主要問題 :
1)無統一的廢料標準
這是制 約廢料 回收利用 的重 要原因之一 , 目前國內生產和應用的鈦合金牌號有 60多個 ,熔煉方式決定了不同牌號的廢料在收集和回收時不能相混 ;另外不同狀態的廢料如果混在一起對隨后的處理和回收會帶來 許多麻煩。所以必須制定與之相適應的廢料標準 ,規范市場。
2)廢料收集僅限少數生產企業
目前 國 內掌握回收工藝技術 ,并能對鈦廢料進行有效回收利用的企業 較少 ,一方面是廢料的處理難度較大,處理工藝和裝 備對鑄 錠質量有重大影響 ;另一 方面是熔煉回收工藝對鑄 錠 的質量具有決定性的作用 。只有掌握了這些技術,并以專業設備為依托,才能有效進行鈦廢料 的回收利用。
3)收集過程缺乏規范的控制程序
廢料的收集過程 是否得到有效控制 ,影響著整個廢料回收過程和最終的產 品質量及生產成本 。 目前國內除幾個主要鈦材生產企業外,鈦廢料的收集和分類保管均無規范 的控制程序 ,無法保證廢料在收集過程中不相混或不混入其他 外來物 。
4)受回收方式和熔煉設備的限制
目前國內鈦及鈦 合金 的熔煉主要采用真空 自耗 電弧爐 ,這種熔煉在 電極制作時 ,若使用塊狀廢料,雖然可加入廢料量較多,但電極焊接質量要求較高,否則在熔煉時容易產 生掉塊 ,影響鑄錠質量。若使用屑狀廢料,則廢料的 加 入量 受到 限定 。 同時該熔煉方法要求電極的成分一定要均勻,對于純鈦的回收影響不大,但對于合 的回收則不易得到理想的效果 。
發展我國鈦廢料回收利用的思路和建議
盡快完成鈦及鈦合金廢料國家標準的制定和發布實施 ,規范和保證回收廢料的品質。建立有效的廢料 收集和回收程序 ,實現廢料收集、回收和利用的全過 程控制。加速合金廢料的回收工藝研究和技術攻關 ,擴大回收合金種類和品種 ,提高廢料的利用率。加速熔煉設備的技術改造 ,增添適用廢料回收的新設備 , 如 EB爐等 ,提高回收鑄錠成分均勻性。應加強對回收利用鈦廢料制品的質量鑒定和監督檢驗 ,對不符合質量要求的產品不得進入流通領域 , 并對產品用途 進行明確的分類和限定 。加強鈦廢料的回收利用,提高回收率 ,對于節約資源 ,降低成本具有重要的意義。各與鈦生產和使用相關單位和部門應從國家利益出發 ,積極響應國家號召 ,制定規范的控制程序 ,作好鈦廢料的收集和保管,為鈦廢料的回收利用創造有利條件 ,促進我國的鈦工業良性發展 。