钛冶金技术

本书在强化学生基础理论的基础上兼顾技能实践培训，体现了工学结合，“教学做”一体化的教育理念。 

全书共分为四大部分，主要包括了钛冶金所需的基础理论知识部分、富钛料的生产、海绵钛的生产、钛白粉生产等内容。各部分从职业资格标准对相关岗位的知识、技能要求出发，涵盖基本知识点、相关实践技能、教学实施建议。

黄兰粉出生于1979年。四川机电职业技术学院教师，教研室主任。作为负责人负责中国职业教育学会课题《工学结合模式下钒钛资源利用技术专业课程体系的开发与实践》，已结题，或年度课题评审二等奖；作为负责人负责的四川省教育厅课题《CDIO模式下钒钛化工基础课程的开发与实践》在研。

项目一  相关知识介绍 1
1.1  钛工业发展简史 1
1.1.1 钛的发现及实验室研究
1.1.2 金属钛的工业发展
1.1.3 钛白粉的工业发展
1.2  钛资源概况 6
1.2.1 钛元素的分布
1.2.2 钛的矿物
1.2.3 钛矿矿床
1.2.4 钛矿的储量
1.3  钛的用途 10
1.3.1 金属钛的用途
1.3.2 钛白粉的用途
1.4  钛产品生产方法简介 14
1.4.1 海绵钛生产方法简介
1.4.2 钛白粉生产方法简介
1.5  钛及其化合物 18
1.5.1钛原子结构和在周期表中的位置
1.5.2钛的性质
1.5.3钛的化合物
练一练  复习思考题 34
项目二  富钛料生产 37
2.1  富钛料生产概况 38
2.1.1钛精矿富集的必要性
2.1.2钛精矿富集生产富钛料的主要方法
2.2  钛渣生产的原理 41
2.2.1还原熔炼的主要化学反应和热力学特征
2.2.2还原熔炼反应动力学
2.2.3还原熔炼钛渣过程的主要特征
2.2.4影响钛渣熔炼的主要因素
2.3  钛渣生产的工艺流程 53
2.3.1敞口电炉熔炼高钛渣
2.3.2敞口电炉熔炼酸性钛渣
2.3.3半密闭电炉熔炼高钛渣
2.3.4密闭电炉熔炼钛渣
2.4  人造金红石的生产 69
2.4.1电热法
2.4.2选择性氯化法
2.4.3还原—锈蚀法
2.4.4盐酸浸出法
2.4.5硫酸浸出法
2.5  钛渣生产主要设备 79
2.5.1原料破碎磨粉设备
2.5.2制料设备
2.5.3电炉设备
2.5.4磁选设备
［实践技能］ 87
技能训练实际案例2.1  半密闭电炉监控及异常炉况的处理 87
技能训练实际案例2.2  电极操作 89
技能训练实际案例2.3  炉墙挂渣 91
技能训练实际案例2.4  电炉事故、故障处理 91
技能训练实际案例2.5  钛渣生产物料平衡计算 94
练一练  复习思考题 96
项目三  海绵钛生产 102
任务一  粗四氯化钛生产 102
3.1  氯化方法 103
3.1.1竖炉氯化
3.1.2熔盐氯化
3.1.3沸腾氯化
3.2  氯化原理 105
3.2.1氯化过程的热力学分析
3.2.2氯化过程的动力学分析
3.2.3流态化氯化动力学
3.2.4影响氯化的因素
3.3  沸腾氯化 115
3.3.1沸腾氯化的工艺流程
3.3.2沸腾氯化设备
3.4  熔盐氯化 120
3.4.1熔盐氯化工艺
3.4.2熔盐氯化设备
[实践技能] 121
技能训练实际案例3.1  原料及其准备 122
技能训练实际案例3.2  沸腾氯化炉的操作制度 124
技能训练实际案例3.3  熔盐氯化炉的操作制度 127
技能训练实际案例3.4  氯化后续系统的操作制度 131
技能训练实际案例3.5  氯化尾气处理系统设计 132
练一练  复习思考题 133
任务二  粗TiCl4的精制 136
4.1  粗TiCl4中杂质的分类 137
4.1.1溶解的气体杂质
4.1.2溶解的液体杂质
4.1.3溶解的固体杂质
4.1.4不溶解的悬浮固体杂质
4.2  粗TiCl4的精制原理 139
4.2.1除不溶固体杂质
4.2.2蒸馏除高沸点杂质
4.2.3精馏除低沸点杂质
4.2.4除钒（沸点相近杂质）
4.3  精制工艺 146
4.3.1铜丝除钒精制工艺
4.3.2铝粉除钒精制工艺
4.4  精制设备 148
4.4.1蒸馏设备
4.4.2精馏设备
[实践技能] 150
技能训练实际案例4.1  铜丝除钒精馏塔的操作 150
技能训练实际案例4.2  铜丝除钒法铜丝塔的操作 152
技能训练实际案例4.3  铝粉除钒原料准备 154
技能训练实际案例4.4  精馏脱硅过程精馏塔的计算 156
练一练  复习思考题 156
任务三  镁还原真空蒸馏 159
5.1  镁还原反应原理 160
5.1.1镁还原热力学
5.1.2镁还原反应的动力学
5.2  真空蒸馏原理 169
5.2.1真空蒸馏过程和原理
5.2.2真空蒸馏动力学
5.3  镁还原-真空蒸馏工艺及设备 176
5.3.1工艺流程
5.3.2还原-蒸馏设备
5.3.3真空设备
5.3.4成品处理设备
[实践技能] 181
技能训练实际案例5.1  设备和原料的准备 181
技能训练实际案例5.2  工艺条件的确定 182
技能训练实际案例5.3  真空蒸馏工艺条件的选择 183
技能训练实际案例5.4  产品质量分析 185
练一练  复习思考题 190
项目四  钛白粉生产 192
6.1  钛白粉生产概况 193
6.2  硫酸法钛白粉生产技术 194
6.2.1  原料的要求 195
6.2.2  钛液制备 195
6.2.3  偏钛酸制备 202
6.2.4  二氧化钛成品处理 207
6.2.5  钛白的后处理 213
6.3  氯化法生产钛白粉简介 216
6.3.1  氯化法生产钛白粉基本原理 216
6.3.2  氯化法生产钛白粉基本工艺 218
[实践技能] 220
技能训练实际案例6.1  钛液质量的判断 221
技能训练实际案例6.2  偏钛酸水洗操作不正常的原因及采取的措施 221
技能训练实际案例6.3  偏钛酸漂洗操作不正常的原因 222
练一练  复习思考题 222
附  录 225
附录1  钛冶炼工国家职业标准 225
附录2  《钛冶金技术》课程标准 238
附录3  《钛冶金技术》考核标准 246

钛是一种新金属、由于他具有一系列优异的性能，被广泛应用于航空、航天、军工、石油、化工、冶金、轻工、电力、海水淡化和日常生活器具等多个行业，被称为“现代金属”。
本书是参照《钛冶炼工》国家职业资格标准和国家职业技能鉴定规范，根据海绵钛企业的生产实际和海绵钛生产所需要的基本理论知识和技能，由四川机电职业技术学院材料工程系教师和攀钢钛业公司专家和技术人员校企合作共同编写而成的。
本书从高等职业技术教育培养生产一线的高端技能型专门人才的目标出发，从职业活动分析出发，以职业岗位需求为目标，以实际工作过程为主线、以职业能力培养为主线，以学生认知规律为突破口，学习过程与工作过程相结合、理论学习与实践训练相结合、课堂教学与课外自学相结合的教材编写理念指导下，突出实践技能培养，强化实践技能培养，力争体现高等职业技术教育的特点，体现学为主体、教为主导的教学理念，在教材体系上力求灵活多样，从职业资格标准对相关岗位的知识、技能要求出发，涵盖基本知识点、相关实践技能、教学实施建议，内容深浅并陈、通俗易懂、层次分明，既反应技术理论，又密切联系生产实际，具有较强的实用性。全书共分四大部分，主要包括钛冶金所需的基础理论知识部分、富钛料的生产、海绵钛的生产、钛白粉生产。
本书由四川机电职业技术学院材料工程系黄兰粉、夏玉红担任主编，杨春城主审，蒋和平、王勇、刘韶华老师、攀钢集团钛业公司符凯军、黄子良、黄绍华参与编写。项目一相关知识介绍由黄兰粉老师编写，项目二富钛料的生产由夏玉红老师、攀钢集团钛业公司符凯军编写，项目三任务一氯化部分、任务二精制部分由黄兰粉和攀钢钛业公司海绵钛厂综合科工程师黄子良编写，任务三镁还原真空蒸馏部分由王勇和攀钢集团钛业公司海绵钛厂黄绍华编写，项目四由黄兰粉老师编写。全书由黄兰粉统稿、杨春城审核。
本书可作为职业技术院校相关专业技能培训教材，也可作为现场工程技术人员的参考用书，还可作为富钛料生产、海绵钛生产、钛白粉操作人员的培训用书。
由于时间仓促，编者的水平有限，编写过程中难免存在疏漏，不足之处，敬请各位同行批评指正。
在本书的编写过程中参考了很多相关专业丛书，还得到了攀钢研究院钒钛研究所、攀钢钛业公司生产技术科的大力支持。对此一并表示衷心的感谢。

本书兼顾基本理论与实践技能，使理论学习与实践训练相结合、课堂教学与课外自学相结合，突出并强化实践技能培养，体现了高等职业技术教育的特点；内容上通俗易懂、层次分明，既反应技术理论，又密切联系生产实际，具有较强的实用性。