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攀西钒钛论文答辩

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攀西钒钛论文答辩

攀枝花地域文化的主要特点论文

攀枝花的地域文化是指在攀枝花这一特定区域范围内的,包括民俗、传统、习惯、生态等在内的文明表现。它在该地域范围内不断地与自然及人文环境相融合,经过长期的发展过程且具有相对的稳定性和独特性,是一种不断发展、变化而生生不息并传承至今仍发挥作用的传统文化。

1、攀枝花特色地域文化的研究背景

在20世纪60年代初,攀枝花还是一个人烟稀少、比较荒凉的不毛之地,经过几十年的艰苦创业,这一地域在经济、文化、社会生活等各个方面都发生了巨大变化,一座现代化的钢铁之都拔地而起,为攀枝花今天的繁荣发展奠定了坚实的基础。2015年的“TheBeltandRoad”战略的提出和实施,攀枝花也顺应历史的潮流,将自身以工矿业为主的资源型经济发展模式转向以做好“钒钛”和“阳光”两篇“文章”为主,同时正着力把自身打造成“中国的康养胜地和四川南向门户”,以顺应“一带一路”倡议的时代要求。而今恰逢改革开放40年,攀枝花无论在生态环境、工农业生产、道路交通或是人们的文化生活、经济收入等方面都有了翻天覆地的变化。

2、攀枝花特色地域文化的主要特点

地域文化是指文化的形态,它具有该地域的特征和属性,而攀枝花特色地域文化有别于其他地域文化,它具有攀枝花的地域特征和属性。其主要特点如下:

2·1独特的丧葬文化

攀枝花和西昌同处攀西大裂谷地带,该地区由于地形复杂、民族众多,其民风民俗、饮食丧葬及民间音乐等都具有鲜明的特征。以丧葬为例,该地域在丧葬制度方面一直有火葬、土葬、悬棺葬以及彝族的向天坟和一种独特的大石坟墓等丧葬方式。不同的族群根据自己丧葬风俗习惯和历史沿革选择不同的丧葬方式且各具特色。

2·2宗教文化呈多样性

由于攀枝花的地形地貌复杂多样、民族众多,再加上其居民构成方面以移民为主,所以其宗教文化呈现出多样性。在这里不仅有本地彝族民众信奉的“万物有灵”的原始宗教,而且有我国大部分地区信奉的佛教、道教,还有伊斯x教和藏传佛教,更有远涉重洋而来的基督教和天主教。各种宗教相互并存,和平共处,与该地域其他文化相互融合、兼收并蓄。

2·3移民文化由来已久

在攀枝花的人口变迁中,其居民构成主要以外来移民为主。[1]据史料记载,包括攀枝花在内的攀西地区的大规模移民史有:

(1)原始社会末期的黄帝长子昌意率部降居雅砻江,是中原文化与攀西本地土著文化的交融。

(2)三国时期诸葛亮南征的“五月渡泸、深入不毛”就是在攀枝花仁和区的拉鲊渡口。战后一些蜀兵就留在本地和当地人通婚,繁衍后代。

(3)元朝初期,铁木儿的蒙古大军大规模的远征西南地区并成建制地留在包括攀西在内的当地屯垦。

(4)20世纪60年代中期,几十万具有不同文化背景,操着各种方言的建设大军响应号召,浩浩荡荡地开进了攀枝花,这也是攀枝花历史上的最大规模的一次移民,对攀枝花的地域文化的形成产生着重大而深远的影响。

2·4多元文化并存

从历史和地缘因素来看,攀枝花被视为属于攀西经济带和文化圈,根据其民族、居民构成成分以及其地形地势等的复杂性决定了其文化的多元化。

(1)位于攀西地区的攀枝花是人类文明的重要的发祥地之一,境内及周边地区分布着大量的人类活动的遗址。其境内的回龙洞古文化遗址是“腊玛古人”的活动遗迹,距今可以追溯到10000至18000年前;在其周边的裂谷南段更有著名的“元谋人”以及更为古老的“蝴蝶人”等。据此彝族学者刘尧江提出了包括攀枝花在内的金沙江流域是人类的发祥地之一的学说。

(2)从地缘历史来看,攀枝花的地域文化属于滇蜀文化的交融之地。攀枝花处于川西南和滇西北的南来北往的交通枢纽位置,是古代南方丝绸之路的必经之地。在其历史长河中不可避免地受到四川盆地的蜀文化和位于云贵高原的滇文化的影响。

2·5文化成果形式丰富多样

攀枝花由于其文化多元并存,其文化成果形式也丰富多样。其主要文化成果有:

(1)文化团体的成立和文化场地的修建进一步丰富了人民的精神文化生活[1]。攀枝花于1966年成立了战鼓文工团并在1999年与市话剧团合并组成了攀枝花市歌舞剧团;2001年在市歌舞剧团乐队的基础上成立了攀枝花交响乐团。并相继修建了攀枝花市文化馆、攀枝花市工人文化宫、苴却砚博物馆以及攀枝化中国三线建设博物馆等。这些都为丰富攀枝花人民的文化生活和休闲娱乐提供了十分便利的条件。

(2)文学作品及刊物等成果丰硕。比如1966年的《渡口工人诗歌选》;1973年的《战斗在攀枝花》的报告文学和同年创刊的市级文艺刊物《攀枝花文艺》等。这些文学作品和刊物在一定程度上见证并反映了攀枝花的政治、经济、文化以及社会生活的变迁和发展,丰富了人们的`精神文化生活。

3、研究攀枝花特色地域文化的主要目的

研究攀枝花特色地域文化的主要目的在于不仅要对这一地域文化进行完整的记录和传承,更要不断地将它发展和弘扬。在研究过程中要找出它与该地域自身发展所存在的问题。比如:从本地的自然景观与地域文化的结合来看还远远不够,应挖掘民间传说、历史文化名人、三线建设者们的故事以及各少数民族的特色文化等与一些自然景观相结合,使之与自然景观相协调,赋予其浓郁的文化氛围和长久的生命力。其次,攀枝花的城市管理者们应科学制定攀枝花地域文化的发展战略,加强顶层设计。各区县做到统筹规划、整体布局,共同推进攀枝花的现代公共文化服务体系的建设,着力打造具有攀枝花特色的地域文化,促进本地实体经济和文化产业的蓬勃发展;同时加强攀枝花地域文化与南亚诸国的文化交流与合作,在“一带一路”战略思想的指导下,构筑攀枝花的国际声誉和文化软实力,以推动攀枝花的对外交流与合作。

4、结语

为对接“一带一路”的战略实施,促进本地域实体经济与文化产业的发展,攀枝花应加快对优秀传统文化的保护与利用,明确各文化产业的发展定位及特色并加强相互协作,充分发挥“南向北进”的枢纽作用。认真培育并打造统一开放的区域特色文化市场,将它打造成川西南、滇西北乃至辐射南亚诸国的具有独特的攀枝花特色的地域文化的品牌,才能正确认识本地区的历史和文化,展现本地区的魅力和风采,提高攀枝花的区域经济和文化竞争力。

参考文献

[1]中共攀枝花市委党史研究室编·攀枝花大观[M]·北京:中国图书出版社,2007·

[2]傅彦瑜·攀枝花地域文化与壁画发展[J]·攀枝花学院学报,2010(1):41—43

这一成矿组合历来受到国内外矿业学家的高度重视。南非的布什维尔德火成杂岩体是世界岩浆金属矿床的最大宝库,岩体中的铬铁矿、铂族元素和钒钛磁铁矿等都是世界同类矿床中最大或较大型者,该杂岩体中所产的大型钒钛磁铁矿矿床储量有22亿吨,矿石铁品位~。中国的攀西铁矿区也是该类杂岩体成矿的实例,拥有铁矿储量亿吨,矿石品位含铁28%~35%。

塔里木大陆板块及其周边地区具有相似成矿地质条件者较广,已知有皮羌、瓦吉尔塔格、尾亚和锅底的等4个钒钛磁铁矿矿床。现分述如下:

皮羌钒钛磁铁矿(Tml)

位于阿图什市哈拉峻乡皮羌村以北14km的沙雷托克沟上游。地理坐标:北纬40°26′;东经77°38′(图6-2)。

图6-2皮羌钒钛磁铁矿区地质略图

geological map of Piqiang schreyerite magnetite ore spot

(据新疆第二地质大队资料编绘)

1—花岗岩脉;2—含铁辉长岩;3—青灰色辉长岩;4—含石榴石辉长岩;5—粗粒辉长岩;6—菱铁矿脉;7—浸染状矿体;8—稀疏条带状矿体;9—密集条带状矿体;10—块状矿体;11—探槽;12—浅井;13—钻孔

构造位置在北东向的西南天山褶皱带和近南北向的断裂带的交汇部位,岩体呈椭圆形,侵入于晚碳-早二叠世灰岩、页岩、砾岩中,接触面内倾,可见平行接触面的线理。

组成岩体的岩石类型主要为辉长岩,其次为斜长岩,并有少量的橄榄辉长岩、紫苏辉长岩、异剥辉长岩等,还可见到晚期花岗岩脉的穿切。按岩相分布及穿切关系可将岩体内的岩性和岩相分成十个期次,而矿体则产于第三期辉长岩中。含矿岩体的时代为华力西晚期。

地表已圈定了5个较大的矿体,矿体形态一般为囊状、似层状,多分布于岩体中部的辉长岩相中。矿体规模长几百米至1400m,宽几十米到300米。矿体地表出露总面积约84500m2,矿体埋深,据钻探证实超过100m。主要矿体的产状为倾向西南,倾角30°~50°。

矿石自然类型可分块状矿石、密集条带状矿石、稀疏条带状矿石和浸染状矿石。其中块状矿石为富矿。矿石矿物主要为磁铁矿、钛铁矿,其次为磁赤铁矿、假像赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿等。脉石矿物主要为方解石、绿帘石、黑云母、普通角闪石等。矿石化学品位:TFe ~48%,,。有益元素P、S含量均很低,一般为~。伴生元素有Co、Cr、Ni、Ga。

该矿自1955年由地矿部十三大队(新疆第一区调队前身)发现以来,进行了三次储量估算:1956年,十三大队估算铁矿石储量800万吨,二氧化钛储量130万吨;1958年,七二三队估算铁矿石储量万吨,二氧化钛储量万吨;1964年,第二地质大队估算富铁矿石储量191万吨,二氧化钛万吨,五氧化二钒万吨;估算贫铁矿石储量4203万吨,二氧化钛万吨,五氧化二钒万吨。

由于使用不同的估算方法,所以获得不同的估算结果就富矿而言,该矿的铁矿和钒矿为小型,钛矿为大型;如果把富矿和贫矿综合考虑,贫矿经选矿后仍可利用,那么,铁矿和钒矿可达中型,钛矿可达特大型。因此该矿区找矿前景不容小视。

瓦吉尔塔格钒钛磁铁矿

位于巴楚县东南盐山村之西的瓦吉尔塔格一带,地理坐标:北纬:39°33′;东经:78°57′。

瓦吉尔塔格最先以强航磁异常而驰名全国。自1958年开始,新疆地质局喀什大队及其后续的新疆地矿局第二地质大队,先后经过多次调研,先由查证物探异常,转而评价杂岩体和钒钛磁铁矿,进而评价碱性岩和稀土金属矿,再而评价似金伯利岩和金刚石矿。1986年,国家重大科技攻关项目——国家三〇五项目开题以后,多次立题,邀请国内知名专家牵头主持国家级研究队开展攻关研究工作。截至目前为止,由于金刚石找矿难关久攻不破,钒钛磁铁矿和稀土金属矿尚未投入开发利用,因而给人们留下了太多的悬念和遗憾!

瓦吉尔塔格基性—超基性岩体(图6-3)侵位于泥盆系(新疆地矿局第二地质大队二队,新疆一区调队称震旦系,贾承造称哑层)红色砂岩中,呈南北向短椭圆形,长约,宽2~3km。以辉长岩(总量占55%)、单斜辉石岩(占35%)为主,有少量橄辉岩(占8%)及生成较晚的角闪正长岩、霓霞正长岩、正长闪长岩(总量约2%)共同组成复式岩体。各岩性段之间界线清楚。岩体内外有大量岩脉穿插。岩脉大致分两期:第一期呈辐射状分布,为辉长岩、闪长玢岩及角闪正长岩、钠长岩、碳酸岩脉;第二期呈北西向,为煌斑岩、似金伯利岩等。主要岩石化学成分见表6-2。

表6-2瓦吉尔塔格基性岩体岩石化学成分表(wB%)

注:据《新疆维吾尔自治区区域地质志》。

图6-3瓦吉尔塔格钒钛磁铁矿区地质略图

geological map of Wajiertag schreyerite magnetite ore spot

(据新疆第二地质大队资料改编)

1—全新统风积物;2—红色砂岩地层;3—橄辉玢岩;4—正长岩、霓霞正长岩;5—正长闪长岩;6—橄榄辉长岩;7—辉石岩;8—辉长岩;9—辉长细晶岩脉;10—似金伯利岩筒及岩脉;11—强磁综合异常及编号

岩体中各类岩石都有不同含量的TFe、TiO2、V2O5(表6-3),而富集成矿者主要集中在辉石岩中,其次是橄辉岩中。

表6-3瓦吉尔塔格基性岩体中TFe、TiO2和V2O5含量

(据新疆第二地质大队)

矿体形态多不规则,以似层状和透镜状为主,脉状次之。矿体与围岩关系多呈渐变过渡,仅脉状矿体与围岩有明显的界线。矿石类型多为稀疏浸染状和稠密浸染状,少量为块状。矿石矿物多为磁铁矿和钛铁矿,脉石矿物多为辉石和钙长石。矿石有用三组分—Fe、Ti、V常呈正消长关系。矿石品位:TFe一般在20%左右,局部地段可达25%~40%,而脉状矿体可超过45%;TiO2一般为~,个别可达;V2O5一般为~,个别可达。此外还有Cu、Co、Ni、Cr等多种有益元素。

按TFe含量作为主要指标划分了矿石品级,15%~为贫矿,20%~为中等矿石,大于45%为富矿石。该区以贫矿为主,厚度大,分布广,富矿相对较少。

该矿通过对强航磁异常的查证,分解成四个成矿较有远景的地段,即CT1、CT2、CT3、CT4(图6-3)。现将其规模及特征介绍如下:

CT1远景地段:位于矿区南部,M1-1异常分布处。该远景地段为辉石岩大片裸露区,其异常值被-10000nT的等值线所封闭,形成一个北北东—南南西向的长条形地段。该地段长,宽~。它包括了 , , , , 五个异常。这五个异常的极值和形态都很相似。根据验证钻孔ZK2,ZK4,ZK7,ZK15的揭露,在该远景地段除地表有富磁铁矿矿脉出露,地下500m以上夹有较多的品位稍高的矿层外,几乎全为贫矿层。

CT2远景地段:位于矿区南部东边的 异常至 异常分布处。该远景地段全为第四系覆盖,它实际上包括了 和 两个异常。这两个异常的极值分别为-16000nT,-14000nT。远景地段基本上被-9000nT的等值线所封闭,形成一个近北东向的长,宽~的长条形地段。该地段异常值较大,形态较规则,又处于靠近地层的岩体边部,因此很可能存在着一个有价值的隐伏矿体。

CT3远景地段:位于 异常分布处。该远景地段位于矿区F5断裂破碎带北侧,钻孔ZK10附近,其异常极值较大,地表零星地分布着富磁铁矿小露头。据ZK10号钻孔的揭露,该远景地段下部有较富的矿层。此外,该远景地段中的负磁异常显示了被断裂破坏过的迹象。钻孔中见到的富矿层很可能是某隐状矿体,受后期构造破坏而断上来的,应该注意寻找与其相同的断层另一盘的隐伏矿体。

CT4远景地段:位于 异常分布处的远景地段。该远景地段位于矿区F1断裂破碎带南侧,其异常极值为-17000nT;此异常被-2000nT的等值线所封闭。形成一个北北东—南南西向长400m,宽100m的长条形地段。该地段出露岩石几乎全为辉石岩。此外,在该地段还见有一条长100m,宽~的菱铁矿脉。此脉下盘围岩均被烘烤而蚀变为含铁质的钠长角岩。此角岩中见有棕红色絮状赤铁矿及浅绿色菱铁矿组成的条带和薄层。菱铁矿脉的全铁含量为20%~30%,这说明后期岩浆中还富有一定量的铁质。

关于资源远景评价,1958年喀什地质大队根据1∶10000地形地质测量并配合槽探及地表采样的初步成果,估算铁矿石地质储量10亿吨,二氧化钛6000万吨,五氧化二钒130万吨;1977年新疆第二地质大队在做矿产汇编时,认为1958年估算的储量偏大,因此降低了一个数量级,核定的铁矿石储量1亿吨,二氧化钛600万吨,五氧化二钒13万吨。此后,从查证的多数钻孔中又发现了许多贫矿层和中等品级的矿层,有些钻孔进尺200m尚未穿过矿层,应该综合这些资料,进行新一轮的资源量计算。据现有资料分析,瓦吉尔塔格应是一个大型钒钛磁铁矿矿床。

关于瓦吉尔塔格基性—超基性岩体的时代:新疆第二地质大队根据被其侵入的红色砂岩划入泥盆系(图6-3未修改,图6-5改为长城系),而确定为华力西中晚期;《新疆维吾尔自治区区域地质志》依据岩体中取得的Rb-Sr同位素地质年龄310Ma,定为华力西中期;最近贾承造等在基性杂岩体中取得了 同位素年龄为825Ma和837Ma,因而划入新元古代,同时将新疆区调一队确定的震旦纪红色砂岩定为无依据的哑层。总之这些分歧还需新的素材来证实。

尾亚钒钛磁铁矿床

尾亚环形山、尾亚杂岩体和尾亚钒钛磁铁矿早已是新疆地学界所熟知的事实。最近李嵩龄和冯新昌(1997)又将这一研究提高到一个新的水平。

尾亚钒铁磁铁矿区位于哈密市东南,尾亚火车站附近。地理坐标:北纬41°46′;东经94°25′。

尾亚钒钛磁铁矿的容矿岩石是辉长岩,辉长岩是尾亚杂岩体的一部分。根据碱性辉长岩、石英正长岩单元的同位素年龄~的数据,将尾亚超单元的时代划为早二叠世。

碱性辉长岩分布于杂岩体的东北侧,由5个岩体组成,长约6km,宽约1~2km。岩石为深灰绿色、黑绿色,中粗粒结构,块状构造。由钛普通辉石、普通角闪石及拉长石组成,矿物成分极不稳定,局部出现橄榄石或霞石。岩性有暗色辉长岩、橄榄辉长岩、霞辉岩及角闪辉长岩等(表6-4)。

表6-4尾亚碱性辉长岩单元各类岩石矿物成分表(wB%)

钛普通辉石是碱性辉长岩单元的主要成分,全部或部分被角闪石代替;斜长石为拉长石(An56-62),部分被霞石替代;橄榄石、黑云母含量变化大;副矿物为磷灰石+磁铁矿+钛铁矿,在角闪辉长岩中总量可大于10%。当钛铁矿集中时,即过渡为钛磁铁矿石,形成工业矿体。

矿体生于辉长斜长岩体或附近的其他基性岩体中。矿区已控制面积约,划分五个区段(图6-4)。

图6-4尾亚钒钛磁铁矿区地质略图

map of weiya schreyerite magnetite ore district

(据新疆有色地勘局七〇四队资料改编)

1—全新世坡积洪积风积物;2~7:华力西期侵入岩;2—细晶岩脉;3—花岗闪长岩;4—钠正长岩;5—黑云母微斜长石花岗岩;6—闪长岩类;7—辉长岩类;8—钒钛磁铁矿体及编号;9—勘探线及编孔;10—钻孔

经初步勘查,在长,宽~范围内圈定了28个矿体。统计特征见表6-5。

表6-5尾亚矿体主要特征统计表

矿石矿物以钛磁铁矿和钛铁矿为主,其次为赤铁矿、黄铁矿、褐铁矿及少量黄铜矿,脉石矿物有辉石、斜长石等。矿石中有用金属组分全铁,二氧化钛及五氧化二钒含量比一般为30∶10∶。由比例可知钛的含量较高,而钒则较低。

矿石分两个品级,Ⅰ级品矿石w(TFe)>30%,w(TiO2)=,w(V2O5)=;Ⅱ级矿石w(TFe)为20%~30%,w(TiO2)=,w(V2O5)=。有害杂质:w(S)为;w(P)为。

矿石分为致密块状矿石和浸染状矿石两种,前者产于贯入式矿体中,后者多产于浸染状矿体中,两者均显示明显的条带状构造。

采用“磁选—浮选联合流程”对Ⅰ级品矿石进行了选矿试验,干试磁选回收含钒磁铁矿,钒的品位,五氧化二钒回收率达80%。钛的含量8%,二氧化钛回收率20%。铁品位60%,回收率61%。五氧化二磷,硫,浮选回收钛铁矿,钛精矿中二氧化钛品位40%,回收率60%。铁为33%的品位,五氧化二磷,硫。

计算出Ⅰ级品铁矿石储量万吨,Ⅱ级品铁矿石储量万吨,二氧化钛万吨,五氧化二钒万吨,因此该矿的规模为大型钛矿,中型铁矿,并伴生钒矿,磷灰石矿床可综合利用。该矿区仅仅做表浅地段的找矿评价,深部评价尚未开展。

关于尾亚杂岩体(尾亚超单元)的形成过程,李嵩龄等(1997)认为;由于觉洛塔格早石炭世火山型被动陆源与其南卡瓦布拉克微板块汇聚后,岩浆作用停止,但相向汇聚的板块作用并未停止,导致在剪切带上盘生成典型高铝高侵位的圆形小岩株(银蹄洼超单元)。在此之后,新陆壳隆起稳定。早二叠世在尾亚附近,因热点作用在新陆壳板内生成具深源碱性类型的尾亚超单元。时隔不久,晚二叠世岩浆源上移至地壳中下层,在新陆壳板块内生成类似造山花岗岩的壳-幔混合源型的环形山超单元。他们在使用热点作用和新陆壳上的深源浅成作用这两个方面,与我们的观点不谋而合。

综上所述,塔里木大陆板块及其周边的基性岩及与之有关的钒钛磁铁矿矿床具有广泛的找矿前景,应加强找矿与勘查力度,争取获得新突破。

攀枝花地区位于康滇南北向构造带中段西侧,出露的地层较全,以元古界、古生界和中生界最发育,新生界分布少而零星。总厚度为36010— 47870米,出露地层约占全市面积的一半,其中以巨厚的中生界地层占主要地位。元古界的前震旦系变质岩主要分布在盐边新坪、渔门、桔子坪一带及米易北部的普威和市区中部的仁和;震旦系为砂页岩、白云岩沉积,分布在雅砻江与鱼敢鱼河汇合口附近及盐边西部和市区西北的老鹰岩至竹林坡一线。古生界的滨海—浅海相沉积,地层仅在盐边西北部的择木龙至大坪子成片出露,只有上二叠系的火山喷发岩——峨眉山玄武岩大片露出于米易东部的龙肘山、雅砻江的二滩一带及盐边北部,市区大黑山至格里坪也有分布。中生界的沉积岩主要是三叠系砂、砾岩夹煤和侏罗系的砂岩夹泥岩等陆相沉积地层,分布范围相当广,包括米易马颈子至盐边红坭、仁和区务本、宝鼎山和保安营等大片地区,其中上三叠系是主要产煤地层。新生界的沉积以第三系昔格达组粉砂质泥页岩为主,分布在市区东部红格一带及安宁河、金沙江河谷阶地上;第四系现代堆积仅零星分布剥蚀面、河流阶地上和河谷之中,为河流、湖泊相沉积,面积较昔格达组为小。

攀枝花位于攀西大裂谷的中南段,地质构造复杂,地势起伏,高差悬殊,属于南亚热带为基带的立体气候,水系发达,干支流纵横,以钒钛磁铁矿为首位的多种矿产资源高度富集,水能资源巨大,生物资源种类繁多,旅游资源大有潜力,被誉为“富甲天下的聚宝盆”。下面介绍一下攀枝花的地质—— 攀枝花地质构造复杂,岩体破碎,地质史上岩浆活动频繁,新构造活跃,滑坡、泥石流时有发生。一、地层攀枝花地区位于康滇南北向构造带中段西侧,出露的地层较全,以元古界、古生界和中生界最发育,新生界分布少而零星。总厚度为36010—47870米,出露地层约占全市面积的一半,其中以巨厚的中生界地层占主要地位。元古界的前震旦系变质岩主要分布在盐边新坪、渔门、桔子坪一带及米易北部的普威和市区中部的仁和;震旦系为砂页岩、白云岩沉积,分布在雅砻江与鱼敢鱼河汇合口附近及盐边西部和市区西北的老鹰岩至竹林坡一线。古生界的滨海—浅海相沉积,地层仅在盐边西北部的择木龙至大坪子成片出露,只有上二叠系的火山喷发岩——峨眉山玄武岩大片露出于米易东部的龙肘山、雅砻江的二滩一带及盐边北部,市区大黑山至格里坪也有分布。中生界的沉积岩主要是三叠系砂、砾岩夹煤和侏罗系的砂岩夹泥岩等陆相沉积地层,分布范围相当广,包括米易马颈子至盐边红坭、仁和区务本、宝鼎山和保安营等大片地区,其中上三叠系是主要产煤地层。新生界的沉积以第三系昔格达组粉砂质泥页岩为主,分布在市区东部红格一带及安宁河、金沙江河谷阶地上;第四系现代堆积仅零星分布剥蚀面、河流阶地上和河谷之中,为河流、湖泊相沉积,面积较昔格达组为小。二、岩浆岩(火成岩)攀枝花市辖区内岩浆岩十分发育,分布面积约占全市面积一半。岩浆活动种类复杂,形式多样,分布不均并具多期性。岩体出露严格受南北向为主的构造控制。各类岩体集中分布在金河一箐河断裂东南的南北向构造带内,形成南北向延展的“杂岩带”;金河一箐河断裂西北除玄武岩有大片分布外,其它岩类出露很少。晋宁期岩浆岩以酸碱性岩浆的喷发和侵入为主,出露面积最大,主要分布在南北向断裂带附近。包括同德、大田、岔河、水陆乡、南坝和大火山等闪长岩、石英闪长岩岩体及冷水箐、麻陇、干巴塘等基性超基性岩体。华力西期岩浆岩主要分布在元谋一昔格达南北向断裂带和攀枝花断裂带之间,即从米易的白马一直延伸到攀枝花、芭蕉岩及红格、新九一带,形成北东走向的岩浆岩带。本期的岩浆活动以玄武岩的喷发为其特征,其次是超基性、基性和碱性岩浆入侵,形成断续出露橄榄岩、辉岩、辉长岩、正长岩等岩体。这个时期的岩浆岩是渡口市多金属共生矿的主要成矿岩体,著名的攀西地区钒钛磁铁矿即产于基性、超基性岩岩体中,在正长岩岩体中,也发现一些稀有元素的矿化。自晋宁期到燕山期,全市辖区均有花岗岩岩浆的入侵,形成各个不同时期的花岗岩岩体,主要分布在盐边的百枝,仁和区的攀枝花、巴斯箐、红格及米易的白石岩、撒莲等地。三、断裂构造青藏和川滇构造及其活动,对市区的构造成生及活动均有影响。川滇南北向断裂构造带的中段经市区东侧,是影响市区构造和地震的主要断裂带。市区断裂构造主要有:昔格达断裂 该断裂指川滇南北断裂带中的磨盘山一绿汁江断裂中段,于九道沟(新九)以北分为东西两支,向南经昔格达、红格至拉鲊以南,区内长150公里,是市区规模最大、地震活动最强的断裂。总体走向呈南北,倾向时东时西,倾角一般60—70o,局部地段达85o,为压性断裂。该断裂切割了前震旦纪至中生代地层,局部地段在昔格达组和全新世地层中有迹象。破碎带宽度一般在1—5米,局部达30—80米。李明久断裂带 北起雅砻江东岸的荒田附近,向南经溜巴湾、李明久、了垭坪丫口、黑古田、小得石、柳树湾、簸箕鲊至安宁鲊附近消失,长70公里,总体走向近南北。断层面主要倾向东,局部西倾,倾角53—85o。桐子林断裂 位于李明久断裂东侧,主要展布于桐子林之南,经老台子梁岗、大平地、棉花地、石门坟至叭喇河桥一带,长20公里,总体走向呈北北西向,与李明久断裂南段近于平行展布,断层面倾向东,倾角50—60o。树河一普威断裂 北西端始于树河,向南东过雅砻江、火烧桥、张家闸、林海桥头、普威盆地至兰坝附近消失,全长46公里,构成共和断块北东界。断层总体走向呈北30—35o西,倾向北东,倾角60o左右。局部地段可达80o。破碎带宽—1米,影响带宽7—8米,具有反扭特征。金河一箐河断裂 北起里庄,向南经金河后,逐渐向西偏转,经盐边县的箐河进入云南省,与永胜一宾川断裂相接。该断裂在市区一段的走向为北40—45o东,倾向北西,倾角60—70o,长85公里,破碎带宽50—70米,最宽达250米,属压扭性。西番田断裂 该断裂在白岩脚地带与金河一箐河断裂相交,向南过鱼敢鱼河,向东偏转至务本,为盐边断块与共和断块的分界断裂。走向南北,倾向西,倾角60—73o,长60公里,破碎带12—30米,浅层断距2公里,深部为500—600米,属压扭性(反扭)。纳拉箐断裂 南起云南阿拉地,向北东经纳拉箐,于二台坡与西番田断裂相交,全长80公里。走向北15—35o东,倾向南东,倾角40—80o。破碎带宽几米至27米,最大达200米。倮果断裂 走向北35—40o东,倾向北西,倾角60—80o,长26公里,破碎带宽数米至10米,属压扭性(反扭)。惠明一红石岩断层带 位于纳拉箐断裂西侧,北起盐边的永兴,南经惠明、格里坪至红石岩附近,由若干南北向的基本上向东倾斜的断层组成,总体为北北西向,断续延长50公里左右,属压扭性,反时针扭动。除上述断裂外,还有麻陇断裂、大石头断裂和头滩断裂。

攀枝花位于攀西大裂谷的中南段,地质构造复杂,地势起伏,高差悬殊,属于南亚热带为基带的立体气候,水系发达,干支流纵横,以钒钛磁铁矿为首位的多种矿产资源高度富集,水能资源巨大,生物资源种类繁多,旅游资源大有潜力,被誉为“富甲天下的聚宝盆”。下面介绍一下攀枝花的地貌——攀枝花市属于侵蚀、剥蚀的中山丘陵、山原峡谷地貌。地史上,燕山运动后,该地区相对稳定,形成了广阔的剥夷面。自喜马拉雅山运动开始,原来统一的剥夷面遭到破坏。一方面沿着古老的断裂,有的地方升为山地,有的地方下陷为断陷盆地;另一方面河流下切作用加剧,形成深山峡谷,使地貌具有山高谷深、盆地交错分布的特点。地势由西北一东南倾斜,西北高,东南低,地形起伏,高差悬殊,山地地貌为主。山脉走向近于南北,是大雪山的南延部分。东部为小相岭—螺髻山—鲁南山系,中部为牦牛山一龙肘山系,西部为锦屏山—柏林山系。最高点位于盐边县柏林山穿洞子,海拔米,最低点位于仁和区平地乡师庄,海拔937米,相对高差达3200米以上,一般相对高差1500—2000米。地形被金沙江、雅砻江分为三大片区和两个峡谷。金沙江以北,雅砻江以西为西北片。其地形主要可分为四大支脉和两个河谷,即盐边县西北部的柏林山向南扩展的四大支脉:东支有青山、女儿山;中支有光头山、龙头山、大火山;中西支有五爪山、关刀山;西支有铜瓦山、尖山。山势横亘峻险,相对海拔在937—米之间。两谷:即金沙江支流巴关河河谷和雅砻江支流三源河河谷。巴关河河谷由北向南发展,在民政乡的谷底标高是1120米;三源河河谷由西向东发展,在健康镇的谷底标高是1083米。金沙江以北,雅砻江以东为东北片。其地形主要为两山两河谷。两山是米易县西部的白坡山,主峰米;米易县东部与会理接界的龙肘山,主峰光头坡海拔米。两河谷是:雅砻江支流安宁河河谷,在米易县攀莲镇的谷底,海拔为1118米;金沙江支流崖羊河河谷,在红格乡的谷底,海拔为1250米。整个金沙江以南为江南片。地形分为两山夹一谷。两山为西列山,由先锋营、乱板凳梁子、宝鼎山等组成,最高峰为乱板凳梁子,海拔米;东列山由宝兴山、马桑岩、保安营等山组成,最高峰宝兴山,海拔米。两列山之间为大河河谷,在仁和镇的谷底,海拔为1147米。介于三大片之间的两谷,即金沙江峡谷和雅砻江峡谷。金沙江峡谷的炳草岗江边,海拔为976米;雅砻江峡谷的小得石江边,海拔为1030米。攀枝花地貌成因类型,主要有侵蚀堆积地貌、剥蚀构造地貌、溶蚀构造地貌。

一、侵蚀堆积地貌分为河谷阶地、山间盆地、蚀余台地。河谷阶地,主要分布在安宁河、金沙江、大河、鱼敢鱼河等河谷地带。市内安宁河堆积地带一般宽1—3公里,主要由冰水堆积扇和洪积扇所占据,在湾丘一丙谷间河谷较开阔。发育有I一Ⅳ级阶地:一般I级阶地高出河面1—米,阶面平坦;I级阶地高出河面5—12米,零星分布;Ⅲ一Ⅳ级阶地与冰水扇、洪积扇、坡积裙相接,高出河面50—100米。金沙江河谷有I—V级阶地:I级阶地高出江水面16—20米,沿江断续分布;I级阶地高出江水面48—112米,阶面完整平坦;Ⅲ级阶地高出江水面93—140米,阶面常被河谷切割;Ⅳ级阶地高出江水面200—240米,阶面呈浅丘状起伏;V级阶地高出江水面340—350米,零星分散于两岸浅丘包上。其他河谷仅I—Ⅱ阶地较为发育。山间盆地为昔格达盆地,分布在昔格达至红格等地,盆地底部海拔高程1364米左右,呈南北向展布,长约24公里,宽约—6公里,面积约75平方公里。盆地内广泛出露第三系昔格达组成地层。经剥蚀侵蚀作用,显出浅丘地貌。蚀余台地为第三系昔格达组半成岩地层(主要为粉砂岩、粉砂质泥页岩),由于地壳上升、河谷下切、加上剥蚀作用所形成。零星分布于金沙江两岸斜坡及山间盆地,在金沙江与大河之间、桐子林—箐门口一带分布较集中。这些台地也呈浅丘状,顶平或浑圆而围陡,冲沟发育。二、剥蚀构造地貌分为:褶皱中山、褶断高山、褶断中山、断块中山。褶皱中山,主要分布在雅砻江、金沙江以西的碎屑沉积岩区,由近南北向的向斜山、背斜山、单面山等构成,一般山脊海拔大于2000米,切割深度大于1000米,山脊呈尖棱状、浑圆状,山体多单面山地貌。褶断高山,分布在柏林山、青山一带,山脊海拔大于3500米,切割深度大于1000米,由单面山构成,南东坡陡,呈绝壁,北西坡缓,有较明显的山原面。褶断中山,主要分布在白坡山一带,由一系列近南北向的断块单面山构成,海拔标高1000—3500米,山脊海拔大于2000米,切割深度大于1000米,多为高中山,山顶尖峭,丛林密布。断块中山,主要分布在安宁河西侧盐边、仁和一带,由岩浆岩及变质岩构成,山脊海拔大于2000米,切割深度大于1000米,多为高中山,只有金沙江与大河之间山脊海拔小于2000米,切割深度500—1000米,为中山。三、溶蚀构造地貌分为溶蚀构造高山和溶蚀构造中山。溶蚀构造高山分布在柏林山区,山脊海拔3500米以上,切割深度大于1000米,以峰丛—洼地为主,具有一级夷平面(山原面)。溶蚀构造中山,分布在金沙江以北、雅砻江以西的大片灰岩、大理岩区及市区南端金沙江西侧大理岩区。山脊标高一般大于2000米,切割深度大于1000米,多为高中山。盐边地区的溶蚀构造地貌主要有台丘—洼地、峰丛—洼地或漏斗、峰丛一峡谷3种形态。其他地区多为溶沟、溶槽、石芽、漏斗、溶洞、溶蚀洼地等形态。

攀枝花市西跨横断山脉,东临大凉山山脉,北接大雪山,南抵金沙江。地势西北高,东南低。攀枝花市东部为小相岭-螺髻山-鲁南山系,中部为牦牛山-龙肘山系,西部为锦屏山-柏林山系,山脉走向近于南北。境内最高点为西北部盐边县境内的百灵山穿洞子,海拔米;最低点是东南部仁和区平地镇的师庄,海拔937米。城市区海拔在1000~1200米之间, 主要农业区海拔在1000~1800米之间。金沙江、雅砻江、安宁河、大河、三源河及其支流深嵌在山地之间,形成雄伟的川西南峡谷区。攀枝花市地貌类型复杂多样,可分为平坝、台地、高丘陵、低中山、中山和山原6类,以低中山和中山为主,占全市幅员面积的。

钢铁钒钛论文模板

钒钛的用途:钒被称为“现代工业的味精”,在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。其中85%应用于钢铁工业,在钢中加入钒,可以改善钢的耐磨性、强度、硬度、延展性等性能。

特点:钛被称为“战略金属”,钛及其合金具有抗腐蚀、高强度、高温及低温强度性能好、无磁性、人体适应性好、形状记忆和超导等优异性能。

由于其轻型高强度的特点,在航空航天等领域得到广泛应用,近年来,应用逐步扩展到造船、石油化设备、海上平台、电力设备、医疗、高档消费品等民用工业领域。

分布范围

钒和钛在我国主要以伴生矿的形式存在于钒钛磁铁矿中,主要分布在四川攀西与河北承德地区,其中又以攀西钒钛磁铁矿资源最为丰富。

我国是钒、钛资源大国,国内的钒钛资源主要集中在四川攀枝花—西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。

摘 要:自剑桥大学D J Fray等人发表以TiO2直接电解提取钛(即FFC法)的论文后,研究由氧化物直接电解制取钛成为热潮。根据国内外已发表的相关研究论文,结合相关的研究成果,对电解法制取钛的研究进展进行简要总结。 关键词:FFC法;OS法;USTB法;EMR/MSE法;PRP工艺 引言 钛具有密度小、比强度大(强度与密度之比)、耐腐蚀、无毒、温度适应范围广的优良性质,而且钛矿藏储量丰富,地壳中钛的含量约为,在结构金属中居第四位,仅次于铝、铁、镁,它是当代最具技术魅力的金属材料。但钛与氧的亲和力较强,两者之间不仅会生成化合物,而且还能形成多种固溶体。当钛中的氧、氮的含量只为百分之几时,即足以使钛合金变脆,所以工业中对钛的纯度要求很高,导致制备钛的工艺比较复杂,如何在现有技术的基础上发展一种提取钛的经济有效的方法成了国内外专家关注的焦点 1 FFC 法的研究进展 FFC法简介 英国剑桥大学科学家Fray等人提出了熔融盐电解TiO2制备金属钛的FFC法[1]。方法一经提出便引起世界钛冶金科研工作者的广泛关注[2]。FFC 方法采用直接电化学还原,在无水CaCl2融盐中电解TiO2得到海绵钛,此方法已在实验室取得成功。FFC法有着成本低、产品质量高、周期短应用范围广等特点,是一种清洁的绿色生产工艺。 FFC法工艺过程 FFC法具体工艺过程是:将TiO2粉末压制成形,烧结后作为融盐电解槽阴极,石墨作阳极,以CaCl2融盐作为电解质,置于钛或石墨坩埚中,在800℃~1000℃下进行电解,所加电压为~,当电流通过时,阴极TiO2电离出氧离子,发生还原反应;而在阳极上,发生氧化反应,氧元素与碳结合生成CO2在阳极区放出,金属钛则留在阴极,从而得到的金属钛,其组织结构与镁热法生产的粒状、多孔的海绵钛一样,整个工艺过程中不存在液态钛或离子态钛。 电解反应如下: 阴极还原反应:TiO2+4e=Ti+2O2- 阳极氧化反应:2O2--4e=O2 总反应:TiO2=Ti+O2 电解简图如图1 所示: FFC法的优点: (1)工艺过程简单。原料和设备不需要什么特殊要求,流程短易操作。传统方法生产Ti时需要进行真空精练才能得到纯Ti;而采用FFC法生产,可以直接得到纯净的Ti,甚至用它可以直接生产出半成品的Ti产品[3],缩短了生产周期。 (2)反应温度低,一般在800~1000℃。表1列出了一些金属单质和合金的传统制备方法[4],这些方法大部分需要反应物在熔融态开始反应,其反应需要的温度较高。这不仅需要消耗很多的能量,而且高温对设备的要求也很严格,生产成本也会增加。 表1一些金属或合金的传统制备方法 合金应用传统制备方法 Nb3Sn,NbTi超导体熔融法,粉末冶金法 Nd-Fe-B,Sm-Co永磁体熔融法,粉末冶金法 Al,Mg,Be,Ni,Co结构合金熔融法 Ti,Ta,Co医学熔融法,粉末冶金法 Pt,Pd催化剂熔融法 (3)产物纯度高、杂质含量低,产品的形貌和粒度颗粒大小可以控制。如果能控制好电解时的工作电压以及电解时间,就可以使产物的氧含量降到很低,得到产品需要的形貌和颗粒大小。如FFC法制备的Ti产物氧含量仅为:200×10-6[5]。FFC法生产过程中可能污染产物的只有电解质熔盐CaCl2和NaCl,经过水洗可以将熔盐溶掉。 (4)生产成本低,原料易得,电解质廉价。电解所需要的CaCl2和NaCl熔盐廉价易得,而该工艺一般反应的温度低,也是降低成本的一个方面。而且该工艺可以省去铸造、机械加工等昂贵的加工工程,因此可以节省大量的生产成本。据报道,采用FFC法生产钛,其成本可以降低到仅为Kroll法的1 /2[3,6,7~9]。 (5)FFC法可以用于制备其它方法难以生产的金属或合金,如TiNi记忆形状合金。生产这种合金由于原料成分的配比和合金密度很难控制,不易生产。如果采用FFC法则简单多了,只要在制作阴极片时根据所需合金成分来配比原料中TiO2和NiO2的量,通过电解就可以获得事先要求成分的合金。又如W-Al合金,由于钨的熔点高于铝的沸点,所以采用传统方法制备极其困难,而利用FFC法制备这种合金就会变得很简单。 (6)FFC法被称为绿色环保工艺,而且可以实现连续化生产,不像Kroll法制备金属钛过程中出现的Cl2和TiCl4这些强腐蚀性的化学物质,是一种绿色环保工艺。 FFC法目前还存在一些需要解决的问题: (1)FFC法的电解脱氧机理还不是非常清楚,而且电解过程中的热力学和动力学问题需要进一步研究。要探讨影响电解工艺条件,以及在电解过程中如何控制这些条件使产物达到设计的要求。 (2)FFC法的电解脱氧过程效率很低,如采用FFC法电解一个几克的Nb2O5阴极片需要48h才能使其残余氧含量降低到3000×10-6[10]。如果进行较大规模的电解生产,要使产品中的氧含量降至较低的值,可能就需要更长的时间。所以如何提高电解效率,缩短电解时间是一个关键技术。 (3)在合金制备过程中,还有许多问题需要解决,比如合金中不同金属的脱氧、金属合金化,以及合金成分的均匀化等问题还需要进一步的研究。 (4)最关键的一点就是解决扩大化生产中遇到的问题。虽然工艺比较简单,设备操作方便,但是针对大规模生产能否重现实验室中理想的结果,以及如何生产出合格的产品,还需要更多的资金和人力去研究探索。 2 OS法 OS法简介 针对FFC法,日本Kyoto大学的One和Suzuki在2002年钛协会年会上首次提出了OS法[11]。其实质仍为CaCl2熔盐电解,是一种在CaCl2熔盐中钙热还原TiO2的工艺。 OS法工艺过程 其主要反应过程如下:在900℃时,CaCl2可以分别溶解摩尔分数为和20%的Ca和CaO。当电解电压在CaO分解电压(CaO在CaCl2中的电解电压只有 V )以上并在CaCl2分解电压(CaCl2的电解电压为 V)以下时,Ca2+在阴极被还原为金属Ca,阳极相应产生O2。如果阴极掺入了TiO2颗粒,将会得到含氧量很低的金属Ti。其电极反应为: 阴极反应:Ca2++2e→Ca 阳极反应:C+2O2-→CO2+4e 总反应:TiO2+2Ca→Ti+2O2-+2Ca2+ 据称,此方法可大幅度降低生产成本,并用来生产钛粉,与FFC工艺有相似的优缺点。其实验简图如图2 所示。 3 USTB工艺 USTB工艺介绍 由北京科技大学(USTB)研究团队提出的可溶阳极熔融盐电解的方式(USTB新型清洁钛提取技术)较好地解决了产品质量、稳定运行和规模扩大的问题(授权专利号:)。这种新型清洁钛提取冶炼新工艺以二氧化钛和碳为原料在1500 ℃左右的温度下碳热还原制备出导电性良好的碳氧化钛(TiCxOy)[13],并以此为阳极在400~1000℃的熔盐体系中电解,阴极上得到的碳和氧含量均低于5×10-4的金属钛(图3) 该方法主要分为TiC·TiO 固溶体的制备与TiC·TiO 固溶体的熔融盐电解制备金属钛两个过程。可溶性固溶体的制备TiO2与C粉或TiO2与TiC按摩尔质量比为1:2充分混合后,在2940~9800N/cm2的压力下压制成型,然后在1273~1673K 温度下真空烧结4h制得[14-15]。电解过程以烧结成型固溶体为阳极,碳钢棒为阴极,NaCl-KCl 共熔盐为电解质,在1073K温度下电解制取金属钛。其反应过程如下: 阳极反应:TiC·TiO→2Ti2++CO+4e 阴极反应:Ti2++2e→Ti USTB新型钛提取技术优势 (1)碳热还原工艺简单,还原效率高,以钛物料和碳质还原剂为原料能够实现低成本制备TiCxOy; (2)原料适应性好,钛物料可为各类氧化钛、富钛料及复合矿; (3)TiCxOy为阳极材料,电解过程中碳、氧结合为气体从阳极界面释放,无阳极泥产生,残极回收率高; (4)原料和产品分别在阳极和阴极,可以通过更换电极实现连续化生产。通过USTB新型清洁钛提取技术有望将金属钛的生产成本降低到现行工业化方法(Kroll法)的60%左右,被冶金业内研究者认为是最有希望实现工业化生产金属钛的新方法。 4 EMR/MSE法 EMR/MSE法简介 EMR/MSE 法是EMR 与MSE 法的联合方法[16]。IIPark 等人[17]为了降低还原产物中杂质的含量,研究出了EMR法;Suzuki在OS法基础上提出制取金属钙的MSE法。 EMR/MSE法工艺过程 EMR/MSE法是将盛有TiO2粉末或成型体的不锈钢容器沉浸在熔融CaCl2中,采用钙镍液态合金由EMR法制取金属钛,并通过MSE法电解溶解在熔盐中的副产物Ca2+再次合成钙镍合金,为后续反应提供还原剂。其中分别包括还原槽(EMR)反应和电解槽(MSE)反应,在还原槽(EMR)反应中二氧化钛与钙反应生成钛;在电解槽(MSE)反应中钙离子被电解还原成金属钙,还原槽生成的氧离子转移到阳极上与碳生成碳氧化合物。EMR 法工艺流程主要包括以下几步: 1)电解实验前将作为电解质的无水CaCl2在真空装置中干燥12 h(473K); 2)1173K 时将TiO2在氩气保护气氛下电解,TiO2的还原过程主要是通过还原剂合金释放的电子来完成的; 3)还原结束后,将不锈钢容器从反应器中拿出,用蒸馏水浸泡24 h以便溶解CaCl2,实验结束后用用醋酸和盐酸过滤得到钛粉; 4)用蒸馏水、酒精和病酮漂洗,最后在真空容器中干燥,最终可得到金属钛。其电极反应为: 阴极还原反应:TiO2+4e→Ti+2O2- 阳极氧化反应:2Ca→2Ca2++4e 总反应:TiO2+2Ca→Ti+2Ca2++2O2 电解装置简图如图4 所示: EMR/MSE 法的主要特点是TiO2不与还原剂直接进行物理接触,而是通过熔融CaCl2传导还原剂释放的电子给TiO2阴极。这不仅有效控制了杂质在产物中的积累,大大提高了能量利用率,而且还实现了金属钛还原过程与还原剂钙镍合金制备过程的独立进行。与Kroll法相比,EMR/MSE 法可以在保证较低产品杂质含量的情况下实现半连续化生产金属钛粉。但是,EMR/MSE法同样面临着产物与熔盐难以分离的问题。 5 PRP工艺 PRP工艺介绍 PRP工艺是Okabe在直接气相还原TiO2粉末的基础上提出的一种预成型气相钙热还原制备金属钛的改进方法[18-19]。 实验中,首先将TiO2粉末、助焊剂(CaCl2,CaO)、粘结剂(火胶棉)按适当比例混合充分后预制成一定的形状,在1073 K下烧结成型,然后置于密闭不锈钢容器中,在1073~1273 K温度下用钙蒸气进行还原,最后产品进行酸洗和真空干燥得到金属钛。反应过程钙蒸气渗入预制体中与TiO2反应生成海绵钛与CaO。反应过程见图5 为了更好地优化PRP工艺,科研工作者进行了广泛的研究。贾金刚等人[20]通过研究得出CaCl2对钙蒸气还原TiO2发挥着不可或缺的作用,预制品中的CaCl2在高温烧结过程中有水蒸气逸出并产生气孔,从而促进钙蒸汽进入预制品与TiO2充分接触,有利于还原反应的进行。万贺利等人[21-22]通过对实验影响因素分析得出,当TiO2与CaCl2质量比为4:1、钙蒸气还原时间6 h、反应温度在1273 K时,可得到平均纯度在的钛粉。PRP工艺的优点在于可有效地控制产物的纯度与形态生产规模可灵活控制,非常适合生产粒径均匀的钛粉。采用钙蒸气还原预制品,且预制品与反应容器无物理接触,使产品杂质沉积少而且更易于分离。但是,还原剂成本较高是PRP 工艺一直未实现工业生产的主要原因。 5 结语 金属钛凭借优异的性能,使其成为可取代铁、铝的21世纪金属,但由于目前世界上普遍采用的Kroll 法存在工艺流程复杂、生产周期长、成本高等缺点,使得钛的应用受到了极大的限制。FFC剑桥法,采用TiO2直接熔融盐电解法,缩短了工艺流程,但存在生产条件苛刻和电解电流效率低的不足,还有待进行深入研究。 EMR/MSE法较OS法提高了产物纯度与能量利用率,但产物与熔盐电解质的分离仍然非常困难。PRP工艺主要缺点是还原剂成本太高,一旦能够实现还原剂的低成本生产,PRP法无疑将成为最有可能实现规模化生产的金属钛制备新工艺。USTB工艺既克服了FFC剑桥法电流效率低的缺点,又充分保证了钛的纯度,仅通过更换电极便可完成产物与熔盐电解质的分离实现连续化生产,是目前最有望实现工业化生产的钛制备工艺。目前,工艺流程短、生产成本低、生产连续化是钛生产工艺的主要发展方向,USTB工艺和PRP工艺实现了实验室条件下低成本、短流程生产,经过工业化放大试验与研究后,很有可能取代传统的Kroll法,实现金属钛制备技术的跨越式发展。参考文献 [1] Chen G Z ,FrayD J , Farthing T W. 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攀钢精神 艰苦奋斗,求实创新,诚信团结,永攀高峰。 (简称:艰苦奋斗,永攀高峰。)艰苦奋斗:即艰苦朴素,勤俭自强,不畏艰难,锐意进取,勇挑重担,敬业奉献,坚韧不拔,奋发有为的奋斗精神。求实创新:即干实事,求实效,增实力,创实业,真抓实干,实事求是,尊重科学,开拓进取的创新精神。诚信团结:即忠诚攀钢,明礼诚信,团结友善,同甘共苦,协作互助,顾全大局的团队精神。永攀高峰:即视昨天为零,与时俱进,超越自我,追求卓越,争创一流,永不满足,永无句号的价值取向。攀钢经营理念 诚信;让顾客满意,让职工满意,让社会满意。诚实守信,以信立市。为用户创造价值,让用户满意。企业创效,职工增收,让职工满意。守法尽责,造福社会,让社会满意。攀钢管理理念 以人为本,人企合一;严字当头,一丝不苟。以人为本。尊重职工,激励职工,依靠职工。创造开放、平等、文明、宽松、和谐的人文环境。人企合一。企业关心职工,职工忠诚企业,企业与职工共同成长。严字当头。严格要求,严格管理,执行规章制度有章可依,有章必依,违章必究,执章必严。一丝不苟。铁面无私,不徇私情,认真负责,始终如一。攀钢职工职业道德 遵纪守章,行为端庄,实干进取,忠诚攀钢。忠于职守,敬业自强,超越自我,追求卓越。攀钢人形象 遵纪守章,行为端庄,实干进取,忠诚攀钢。遵纪守章。遵守法规、纪律和公民道德规范,在企业做个好职工,在社会做个好公民,在家里做个好成员。行为端庄。为人处世诚恳,亲切,文雅,端庄,整洁,礼貌,谦和。实干进取。争当学习型职工,不断提高技能水平和工作质量,脚踏实地干好本职工作。忠诚攀钢。一切为了攀钢,一切服从攀钢,做一个合格的攀钢人。攀钢发展战略 有限、相关、多元、持续。坚持专业化基础上的多元化,围绕主业,集中在有限、相关的领域内发展,打造核心竞争力,做大做优做强攀钢,实现可持续发展。攀钢发展目标 建设现代化的钢铁钒钛基地。把攀钢建设成为现代企业制度规范化,科学技术现代化,企业管理文化化,服务工作优质化,经济效益最佳化,国内一流,国际知名的现代化企业。公司将始终坚持“做大钒钛、做精钢铁、做好资源、做强企业”战略思路,着力资源利用、竞争实力、品种规模、经济效益“四个上水平”,奋力推进二次创业,不断提升企业的可持续发展能力,以良好的业绩回报股东和社会。

钢铁钒钛论文排版

朱胜友:硕士、教授级高级工程师、钢研院副院长。享受国务院政府津贴专家、四川省学术技术带头人后备人选。主要从事攀枝花钒钛资源综合利用研究工作。 负责“钒氮合金产品研发及产业化技术研究”、“纳米二氧化钛的制备及应用研究”等项目。获得国家级、省部级科技进步奖(成果奖)10多项。其中“用多钒酸氨制取V2O3技术研究”等被评为“九五”国家重点科技攻关计划优秀科技成果。“钒氮合金产品研发及产业化技术研究”获中国钢铁工业协会和中国金属学会冶金科学技术奖特等奖。获“亚铁盐溶液提纯方法”国家发明专利1项。程兴德:硕士、教授级高级工程师、钢研院副院长。全国五一奖章获得者、享受国务院政府津贴专家、四川省学术技术带头人后备人选。中国金属学会微合金非调质钢学术委员会秘书长。从事冷轧板品种开发和炼钢工艺技术研究工作,从08Al产品开发到CQ、DQ、DDQ级低碳铝镇静钢冲压、深冲用冷轧系列钢板的研制,为攀钢冷轧厂投产、达效和攀钢产品结构的调整、完善作出了突出贡献。负责研究的一种转炉出钢挡渣装置和一种自动脱渣氧枪获国家实用新型专利。胡鸿飞:工学硕士、高级工程师、院长助理。攀枝花市政府专家咨询委员会委员、攀枝花市钛产业协会理事、攀枝花市青年顶尖人才。长期从事攀西钛资源综合开发利用科技研发及科技管理工作,负责或参与了国家“八五”、“九五”、“十五”科技攻关以及国家“863”等多项重大项目,主研的“延长氯化法钛白氧化反应器运行周期”获四川省科技进步一等奖、攀枝花市科技进步一等奖、“高档金红石钛白品种开发”获2006年度攀枝花市科技进步一等奖,负责的“攀枝花钛精矿制取专用型钛白开发”获2001年度四川省科技进步三等奖;发表科技论文21篇,其中1篇被EI和CA收录;获得授权发明专利4项。战金龙:金牌员工、教授级高级工程师、主任工程师。享受国务院政府津贴专家、四川省有突出贡献专家。长期从事钢轨型材生产设备的设计开发及工艺研究,获得多项省部级科技进步奖(成果奖)。负责设计开发的钢轨在线热处理生产线,填补了国内空白,达到国际领先水平,为公司创造了上亿元的经济效益。获约束钢轨热处理时变形的方法和装置等发明专利3项,热态钢轨矫直装置等实用新型专利九项。孙朝晖:金牌员工、高级工程师、钒及环境研究所副所长。新世纪百千万人才工程国家级人选、享受国务院政府津贴专家。攀枝花市政协委员、四川省工程评标专家、中国金属学会铁合金委员会特种冶炼学会学术委员。从事攀枝花资源综合利用研究工作,负责多项国家九五攻关项目, 其中“钒氮合金产品研发及产业化技术研究”为攀钢创造了巨大的经济效益,获得中国钢铁工业协会科技进步奖特等奖。共取得各级鉴定成果20多项,获“氮化钒的生产方法”等发明专利5项,“一种带式高温反应炉料斗载板”等新型实用专利5项。 战金龙,男。金牌员工、高级工程师、院主任工程师。享受国务院政府津贴专家。四川省有突出贡献专家。长期从事钢轨型材生产设备的设计开发及工艺研究,获得多项省部级科技进步奖(成果奖)。负责设计开发的钢轨在线热处理生产线,填补了国内空白,达到国际领先水平,为公司创造了上亿元的经济效益。获约束钢轨热处理时变形的方法和装置等发明专利3项,热态钢轨矫直装置等实用新型专利九项。郑之旺:金牌员工、硕士、教授级高级工程师、主任工程师。四川省学术技术带头人后备人选、攀枝花市有突出贡献专家、学术技术带头人。多年从事轧钢工艺、冷热轧钢铁产品开发工作。负责的“低碳铝镇静钢深冲热镀锌钢板研制”等项目为攀钢科技进步和经济效益的提高做出了突出贡献,共获得省、市及攀钢等各级级科技进步奖13项。获“一种超薄镀层热镀锌产品生产方法及装置”发明专利1项。发表科技论文15篇。陈永:金牌员工、博士、教授级高级工程师、科研管理处处长。攀钢(集团)公司技术带头人。主要从事炼钢、重轨等领域的科研及管理工作。共获国家、省、市和攀钢级科技进步奖23项。获“一种重轨钢大方坯连铸动态轻压下工艺确定方法”等发明专利5项。发表科技论文60余篇,其中,发表在《钢铁》上的“大方坯连铸动态轻压下技术研究”、“炉子优化控制中真实目标函数的研究”和“攀钢板坯连铸二冷现状研究”3篇论文被美国权威情报刊物《工程索引》(EI)收录,“含钒微合金化重轨钢连铸二冷技术研究”被《化学文摘》(CA)收录。

摘 要:自剑桥大学D J Fray等人发表以TiO2直接电解提取钛(即FFC法)的论文后,研究由氧化物直接电解制取钛成为热潮。根据国内外已发表的相关研究论文,结合相关的研究成果,对电解法制取钛的研究进展进行简要总结。 关键词:FFC法;OS法;USTB法;EMR/MSE法;PRP工艺 引言 钛具有密度小、比强度大(强度与密度之比)、耐腐蚀、无毒、温度适应范围广的优良性质,而且钛矿藏储量丰富,地壳中钛的含量约为,在结构金属中居第四位,仅次于铝、铁、镁,它是当代最具技术魅力的金属材料。但钛与氧的亲和力较强,两者之间不仅会生成化合物,而且还能形成多种固溶体。当钛中的氧、氮的含量只为百分之几时,即足以使钛合金变脆,所以工业中对钛的纯度要求很高,导致制备钛的工艺比较复杂,如何在现有技术的基础上发展一种提取钛的经济有效的方法成了国内外专家关注的焦点 1 FFC 法的研究进展 FFC法简介 英国剑桥大学科学家Fray等人提出了熔融盐电解TiO2制备金属钛的FFC法[1]。方法一经提出便引起世界钛冶金科研工作者的广泛关注[2]。FFC 方法采用直接电化学还原,在无水CaCl2融盐中电解TiO2得到海绵钛,此方法已在实验室取得成功。FFC法有着成本低、产品质量高、周期短应用范围广等特点,是一种清洁的绿色生产工艺。 FFC法工艺过程 FFC法具体工艺过程是:将TiO2粉末压制成形,烧结后作为融盐电解槽阴极,石墨作阳极,以CaCl2融盐作为电解质,置于钛或石墨坩埚中,在800℃~1000℃下进行电解,所加电压为~,当电流通过时,阴极TiO2电离出氧离子,发生还原反应;而在阳极上,发生氧化反应,氧元素与碳结合生成CO2在阳极区放出,金属钛则留在阴极,从而得到的金属钛,其组织结构与镁热法生产的粒状、多孔的海绵钛一样,整个工艺过程中不存在液态钛或离子态钛。 电解反应如下: 阴极还原反应:TiO2+4e=Ti+2O2- 阳极氧化反应:2O2--4e=O2 总反应:TiO2=Ti+O2 电解简图如图1 所示: FFC法的优点: (1)工艺过程简单。原料和设备不需要什么特殊要求,流程短易操作。传统方法生产Ti时需要进行真空精练才能得到纯Ti;而采用FFC法生产,可以直接得到纯净的Ti,甚至用它可以直接生产出半成品的Ti产品[3],缩短了生产周期。 (2)反应温度低,一般在800~1000℃。表1列出了一些金属单质和合金的传统制备方法[4],这些方法大部分需要反应物在熔融态开始反应,其反应需要的温度较高。这不仅需要消耗很多的能量,而且高温对设备的要求也很严格,生产成本也会增加。 表1一些金属或合金的传统制备方法 合金应用传统制备方法 Nb3Sn,NbTi超导体熔融法,粉末冶金法 Nd-Fe-B,Sm-Co永磁体熔融法,粉末冶金法 Al,Mg,Be,Ni,Co结构合金熔融法 Ti,Ta,Co医学熔融法,粉末冶金法 Pt,Pd催化剂熔融法 (3)产物纯度高、杂质含量低,产品的形貌和粒度颗粒大小可以控制。如果能控制好电解时的工作电压以及电解时间,就可以使产物的氧含量降到很低,得到产品需要的形貌和颗粒大小。如FFC法制备的Ti产物氧含量仅为:200×10-6[5]。FFC法生产过程中可能污染产物的只有电解质熔盐CaCl2和NaCl,经过水洗可以将熔盐溶掉。 (4)生产成本低,原料易得,电解质廉价。电解所需要的CaCl2和NaCl熔盐廉价易得,而该工艺一般反应的温度低,也是降低成本的一个方面。而且该工艺可以省去铸造、机械加工等昂贵的加工工程,因此可以节省大量的生产成本。据报道,采用FFC法生产钛,其成本可以降低到仅为Kroll法的1 /2[3,6,7~9]。 (5)FFC法可以用于制备其它方法难以生产的金属或合金,如TiNi记忆形状合金。生产这种合金由于原料成分的配比和合金密度很难控制,不易生产。如果采用FFC法则简单多了,只要在制作阴极片时根据所需合金成分来配比原料中TiO2和NiO2的量,通过电解就可以获得事先要求成分的合金。又如W-Al合金,由于钨的熔点高于铝的沸点,所以采用传统方法制备极其困难,而利用FFC法制备这种合金就会变得很简单。 (6)FFC法被称为绿色环保工艺,而且可以实现连续化生产,不像Kroll法制备金属钛过程中出现的Cl2和TiCl4这些强腐蚀性的化学物质,是一种绿色环保工艺。 FFC法目前还存在一些需要解决的问题: (1)FFC法的电解脱氧机理还不是非常清楚,而且电解过程中的热力学和动力学问题需要进一步研究。要探讨影响电解工艺条件,以及在电解过程中如何控制这些条件使产物达到设计的要求。 (2)FFC法的电解脱氧过程效率很低,如采用FFC法电解一个几克的Nb2O5阴极片需要48h才能使其残余氧含量降低到3000×10-6[10]。如果进行较大规模的电解生产,要使产品中的氧含量降至较低的值,可能就需要更长的时间。所以如何提高电解效率,缩短电解时间是一个关键技术。 (3)在合金制备过程中,还有许多问题需要解决,比如合金中不同金属的脱氧、金属合金化,以及合金成分的均匀化等问题还需要进一步的研究。 (4)最关键的一点就是解决扩大化生产中遇到的问题。虽然工艺比较简单,设备操作方便,但是针对大规模生产能否重现实验室中理想的结果,以及如何生产出合格的产品,还需要更多的资金和人力去研究探索。 2 OS法 OS法简介 针对FFC法,日本Kyoto大学的One和Suzuki在2002年钛协会年会上首次提出了OS法[11]。其实质仍为CaCl2熔盐电解,是一种在CaCl2熔盐中钙热还原TiO2的工艺。 OS法工艺过程 其主要反应过程如下:在900℃时,CaCl2可以分别溶解摩尔分数为和20%的Ca和CaO。当电解电压在CaO分解电压(CaO在CaCl2中的电解电压只有 V )以上并在CaCl2分解电压(CaCl2的电解电压为 V)以下时,Ca2+在阴极被还原为金属Ca,阳极相应产生O2。如果阴极掺入了TiO2颗粒,将会得到含氧量很低的金属Ti。其电极反应为: 阴极反应:Ca2++2e→Ca 阳极反应:C+2O2-→CO2+4e 总反应:TiO2+2Ca→Ti+2O2-+2Ca2+ 据称,此方法可大幅度降低生产成本,并用来生产钛粉,与FFC工艺有相似的优缺点。其实验简图如图2 所示。 3 USTB工艺 USTB工艺介绍 由北京科技大学(USTB)研究团队提出的可溶阳极熔融盐电解的方式(USTB新型清洁钛提取技术)较好地解决了产品质量、稳定运行和规模扩大的问题(授权专利号:)。这种新型清洁钛提取冶炼新工艺以二氧化钛和碳为原料在1500 ℃左右的温度下碳热还原制备出导电性良好的碳氧化钛(TiCxOy)[13],并以此为阳极在400~1000℃的熔盐体系中电解,阴极上得到的碳和氧含量均低于5×10-4的金属钛(图3) 该方法主要分为TiC·TiO 固溶体的制备与TiC·TiO 固溶体的熔融盐电解制备金属钛两个过程。可溶性固溶体的制备TiO2与C粉或TiO2与TiC按摩尔质量比为1:2充分混合后,在2940~9800N/cm2的压力下压制成型,然后在1273~1673K 温度下真空烧结4h制得[14-15]。电解过程以烧结成型固溶体为阳极,碳钢棒为阴极,NaCl-KCl 共熔盐为电解质,在1073K温度下电解制取金属钛。其反应过程如下: 阳极反应:TiC·TiO→2Ti2++CO+4e 阴极反应:Ti2++2e→Ti USTB新型钛提取技术优势 (1)碳热还原工艺简单,还原效率高,以钛物料和碳质还原剂为原料能够实现低成本制备TiCxOy; (2)原料适应性好,钛物料可为各类氧化钛、富钛料及复合矿; (3)TiCxOy为阳极材料,电解过程中碳、氧结合为气体从阳极界面释放,无阳极泥产生,残极回收率高; (4)原料和产品分别在阳极和阴极,可以通过更换电极实现连续化生产。通过USTB新型清洁钛提取技术有望将金属钛的生产成本降低到现行工业化方法(Kroll法)的60%左右,被冶金业内研究者认为是最有希望实现工业化生产金属钛的新方法。 4 EMR/MSE法 EMR/MSE法简介 EMR/MSE 法是EMR 与MSE 法的联合方法[16]。IIPark 等人[17]为了降低还原产物中杂质的含量,研究出了EMR法;Suzuki在OS法基础上提出制取金属钙的MSE法。 EMR/MSE法工艺过程 EMR/MSE法是将盛有TiO2粉末或成型体的不锈钢容器沉浸在熔融CaCl2中,采用钙镍液态合金由EMR法制取金属钛,并通过MSE法电解溶解在熔盐中的副产物Ca2+再次合成钙镍合金,为后续反应提供还原剂。其中分别包括还原槽(EMR)反应和电解槽(MSE)反应,在还原槽(EMR)反应中二氧化钛与钙反应生成钛;在电解槽(MSE)反应中钙离子被电解还原成金属钙,还原槽生成的氧离子转移到阳极上与碳生成碳氧化合物。EMR 法工艺流程主要包括以下几步: 1)电解实验前将作为电解质的无水CaCl2在真空装置中干燥12 h(473K); 2)1173K 时将TiO2在氩气保护气氛下电解,TiO2的还原过程主要是通过还原剂合金释放的电子来完成的; 3)还原结束后,将不锈钢容器从反应器中拿出,用蒸馏水浸泡24 h以便溶解CaCl2,实验结束后用用醋酸和盐酸过滤得到钛粉; 4)用蒸馏水、酒精和病酮漂洗,最后在真空容器中干燥,最终可得到金属钛。其电极反应为: 阴极还原反应:TiO2+4e→Ti+2O2- 阳极氧化反应:2Ca→2Ca2++4e 总反应:TiO2+2Ca→Ti+2Ca2++2O2 电解装置简图如图4 所示: EMR/MSE 法的主要特点是TiO2不与还原剂直接进行物理接触,而是通过熔融CaCl2传导还原剂释放的电子给TiO2阴极。这不仅有效控制了杂质在产物中的积累,大大提高了能量利用率,而且还实现了金属钛还原过程与还原剂钙镍合金制备过程的独立进行。与Kroll法相比,EMR/MSE 法可以在保证较低产品杂质含量的情况下实现半连续化生产金属钛粉。但是,EMR/MSE法同样面临着产物与熔盐难以分离的问题。 5 PRP工艺 PRP工艺介绍 PRP工艺是Okabe在直接气相还原TiO2粉末的基础上提出的一种预成型气相钙热还原制备金属钛的改进方法[18-19]。 实验中,首先将TiO2粉末、助焊剂(CaCl2,CaO)、粘结剂(火胶棉)按适当比例混合充分后预制成一定的形状,在1073 K下烧结成型,然后置于密闭不锈钢容器中,在1073~1273 K温度下用钙蒸气进行还原,最后产品进行酸洗和真空干燥得到金属钛。反应过程钙蒸气渗入预制体中与TiO2反应生成海绵钛与CaO。反应过程见图5 为了更好地优化PRP工艺,科研工作者进行了广泛的研究。贾金刚等人[20]通过研究得出CaCl2对钙蒸气还原TiO2发挥着不可或缺的作用,预制品中的CaCl2在高温烧结过程中有水蒸气逸出并产生气孔,从而促进钙蒸汽进入预制品与TiO2充分接触,有利于还原反应的进行。万贺利等人[21-22]通过对实验影响因素分析得出,当TiO2与CaCl2质量比为4:1、钙蒸气还原时间6 h、反应温度在1273 K时,可得到平均纯度在的钛粉。PRP工艺的优点在于可有效地控制产物的纯度与形态生产规模可灵活控制,非常适合生产粒径均匀的钛粉。采用钙蒸气还原预制品,且预制品与反应容器无物理接触,使产品杂质沉积少而且更易于分离。但是,还原剂成本较高是PRP 工艺一直未实现工业生产的主要原因。 5 结语 金属钛凭借优异的性能,使其成为可取代铁、铝的21世纪金属,但由于目前世界上普遍采用的Kroll 法存在工艺流程复杂、生产周期长、成本高等缺点,使得钛的应用受到了极大的限制。FFC剑桥法,采用TiO2直接熔融盐电解法,缩短了工艺流程,但存在生产条件苛刻和电解电流效率低的不足,还有待进行深入研究。 EMR/MSE法较OS法提高了产物纯度与能量利用率,但产物与熔盐电解质的分离仍然非常困难。PRP工艺主要缺点是还原剂成本太高,一旦能够实现还原剂的低成本生产,PRP法无疑将成为最有可能实现规模化生产的金属钛制备新工艺。USTB工艺既克服了FFC剑桥法电流效率低的缺点,又充分保证了钛的纯度,仅通过更换电极便可完成产物与熔盐电解质的分离实现连续化生产,是目前最有望实现工业化生产的钛制备工艺。目前,工艺流程短、生产成本低、生产连续化是钛生产工艺的主要发展方向,USTB工艺和PRP工艺实现了实验室条件下低成本、短流程生产,经过工业化放大试验与研究后,很有可能取代传统的Kroll法,实现金属钛制备技术的跨越式发展。参考文献 [1] Chen G Z ,FrayD J , Farthing T W. 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