我国镁电解技术起步较晚,至目前共经历了三个重要历史时期,一是1957-1993年期间,引进并使用的是有隔板镁电解槽技术。二是1993-2010年期间,引进并使用的是大型无隔板镁电解槽技术[1]。三是2010年至今,引进并使用的是镁电解多极槽技术。每次技术的引进都使我国镁电解技术实现了跨越式的进步与装备的提升,使得镁电解效率、产品质量以及节能、环保指标得到显著改善。我国海绵钛工业发展起步于上世纪60年代末,至2004年我国仅有2家海绵钛生产企业,即遵义钛厂和抚顺铝厂的钛分厂,年产量总计约2,000吨。2004年末国内海绵钛需求逐步增加,2005年价格已从5-6万元/吨,涨到20-30万元/吨,产能翻了60倍以上。2005-2008年,国内由原两家扩张到三四十家,海绵钛企业遍地开花、产能突飞猛进,形成年产15-20万吨规模。 在这近10年的期间内,海绵钛行业经历了两次扩张和一次洗牌,至2013年末国内海绵钛企业只剩约20家,均处于产能严重过剩、市场与成本倒挂状态。如何及时、有效、合理地消耗掉海绵钛生产过程中产出的大量副产品氯化镁并降低海绵钛生产成本,已引起了海绵钛生产企业的高度重视,一些企业纷纷寻求引进镁电解技术或盲目的实施镁电解技术。由于很多企业对镁电解工艺技术的缺乏了解,因此,不同的镁电解技术在国内不同企业得到了引进和实施。本文首先论述了镁电解在海绵钛生产工艺中的重要性,进而以国内引进的几种镁电解槽技术在相关企业的实际应用情况为依据,结合每种槽型技术的设计指标进行了详细的对比和分析,着重阐述了多极槽技术原理及其先进性,总结归纳了多极槽取得良好经济技术指标的主要影响因素并对其进行了经济分析,为我国今后镁电解技术的选择明确了方向。
1 镁电解在海绵钛生产工艺中的重要性
我国镁电解技术的开发与工业应用起步较晚,技术来源和技术依托为前苏联。由前苏联援建中国的156个项目之一的原有隔板镁电解槽技术之后,于80年代末抚顺铝厂花巨资引进了前苏联的105KA大型无隔板镁电解槽技术并进行了推广,至今国内有的企业仍采用该技术配套海绵钛生产。当前,全球海绵钛生产工艺均采用克劳尔法即镁热还原法(见图1),镁电解工序是实现海绵钛全流程中氯-镁循环的关键(吨海绵钛消耗金属镁1.05~1.15吨、氯气4.6~5.2吨),且电解金属镁经济技术指标与电解氯气浓度对海绵
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