1、海綿鈦生產(chǎn)現(xiàn)狀
鎂還原四氯化鈦 真空蒸餾法（MD法）是國(guó)內(nèi)外普遍采用的海綿鈦生產(chǎn)方法，其工藝流程為：鈦氧化物富集一氯化一粗四氯化鈦精制一鎂還原精四氯化鈦制取海綿鈦一真空蒸餾除去剩余的鎂和氯化鎂一產(chǎn)品處理一成品海綿鈦。其中產(chǎn)品處理包括：破碎一選別一包裝一抽空充氬。
破碎是將數(shù)立方米的海綿鈦坨加工成粒度為數(shù)十毫米的鈦粒。隨著海綿鈦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和高科技應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，鈦坨不斷增大，目前普遍爐產(chǎn)5t以上，體積大于4m3；而海綿鈦產(chǎn)品粒度范圍縮小，從0. 83mm～25.4 mm變?yōu)?.83 mm～12.7 mm，因此產(chǎn)品的破碎比增加，破碎難度加大。
海綿鈦破碎采用多級(jí)破碎工藝，常用設(shè)備及流程為：油壓機(jī)將鈦坨壓制成塊一
顎式破碎機(jī)粗碎一顎式或齒輥破碎機(jī)中碎一顎式或齒輥破碎機(jī)細(xì)碎一粒度合格的海綿鈦。
目前存在的問(wèn)題是：海綿鈦產(chǎn)品在破碎過(guò)程中易發(fā)生氧化變色，變色程度隨產(chǎn)品致密程度的增加及破碎時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。當(dāng)爐產(chǎn)能擴(kuò)大時(shí)，鈦坨中心部的致密度增加，破碎中產(chǎn)生較多的變色粒，既增加了挑選的難度，產(chǎn)品的外觀質(zhì)量也難以保證；產(chǎn)品粒度不均勻，小粒度產(chǎn)品少。產(chǎn)品中粒度為0. 83mm～12.7mm數(shù)據(jù)的約占30%，12.7 mm～25.4 mm的占70%以上，且片狀、條狀、經(jīng)反復(fù)摩擦和相互撞擊擠壓形成的致密球形鈦粒多，給下一步的加工帶來(lái)影響；產(chǎn)品在細(xì)碎機(jī)破碎腔中停滯時(shí)間長(zhǎng)且回料量大于20%，破碎設(shè)備產(chǎn)能低，導(dǎo)致破碎工序常成為海綿鈦生產(chǎn)的瓶頸。
為了適應(yīng)海綿鈦生產(chǎn)發(fā)展的需要，必須選擇更適宜的海綿鈦破碎設(shè)備，提高破碎裝備的生產(chǎn)能力。
2、破碎設(shè)備的可行性分析
2.1物料性質(zhì)
鎂法生產(chǎn)的海綿鈦是硬而帶韌性的金屬，能承受較大的機(jī)械壓力，具有強(qiáng)烈的吸氣性能，且吸氣能力隨溫度的升高而增加。
2.2破碎機(jī)的工作原理
各種破碎機(jī)的工作原理見(jiàn)圖1。
a顎式破碎機(jī)：動(dòng)顎板按圖示方向往返運(yùn)動(dòng)，與定顎板間形成變化的間隙，間隙縮小時(shí)物料被擠壓破碎，間隙增大時(shí)物料排出。
b齒輥破碎機(jī)（單輥或?qū)仯糊X輥沿圖示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料受到齒刀的沖擊力和齒輥的擠壓力作用破碎排出。
c剪切式破碎機(jī)：如圖示，齒輪向固定刀方向轉(zhuǎn)動(dòng)，物料受到固定刀與轉(zhuǎn)動(dòng)齒刀的剪切作用破碎。
2.3破碎設(shè)備的可行性分析
采用顎式破碎機(jī)，物料在破碎腔中停留時(shí)間短，設(shè)備產(chǎn)能大，但由于物料在擠壓力作用下破碎，破碎效果差，而動(dòng)、定顎板間的間隙不斷變化，導(dǎo)致排出物料的粒度均勻性差。顎式破碎機(jī)適用于海綿鈦的粗、中級(jí)破碎。
采用齒輥破碎機(jī)，物料在沖擊力和擠壓力的作用下破碎，由于海綿鈦硬且具有韌性，對(duì)齒刀的磨損嚴(yán)重，隨設(shè)備使用時(shí)間的延長(zhǎng)，沖擊力減弱，產(chǎn)品主要受擠壓力作用破碎，破碎效率低，設(shè)備產(chǎn)能低；另一方面，擠壓力作用使部分鈦粒呈片或長(zhǎng)條狀，鈦料之間、鈦粒與齒輥間發(fā)生反復(fù)摩擦和碰撞，使產(chǎn)品溫度升高，氧化程度增加，同時(shí)部分產(chǎn)品變成致密的球形顆粒，因此破碎產(chǎn)品的外觀質(zhì)量差。齒輥破碎機(jī)適用于脆性物料的中、細(xì)碎，而不適用于海綿鈦的破碎。
采用剪切式破碎機(jī)，剪切力克服了海綿鈦的耐壓性，這己被刀切式油壓機(jī)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐所證明。破碎機(jī)中固定刀與齒刀同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行剪切，破碎效率高，產(chǎn)品溫升小，吸氣程度低，排出料粒度均勻，外觀質(zhì)量好，所以剪切式破碎機(jī)適用于海綿鈦的破碎。
2.4單機(jī)破碎試驗(yàn)分析
進(jìn)行剪切式破碎機(jī)單機(jī)破碎試驗(yàn)，與原用齒輥破碎機(jī)比較，驗(yàn)證設(shè)備的可行性。
取連續(xù)10爐次各200kg經(jīng)中碎后的產(chǎn)品，每爐次100 kg分別經(jīng)剪切式破碎機(jī)和齒輥破碎機(jī)破碎，控制入料粒度小于50mm，經(jīng)一次破碎后篩析，結(jié)果見(jiàn)表1。
用剪切式破碎機(jī)進(jìn)行海綿鈦細(xì)碎，小粒度（-12.7mm）產(chǎn)品比率比齒輥破碎機(jī)提高27%，如將剪切式破碎機(jī)裝入破碎線進(jìn)行閉路破碎可進(jìn)一步提高小粒度產(chǎn)品比率。
為測(cè)試設(shè)備生產(chǎn)能力，進(jìn)行了10爐不同切壓（產(chǎn)品致密度）產(chǎn)品的破碎試驗(yàn)，試驗(yàn)情況見(jiàn)表2。
隨產(chǎn)品切壓變化，設(shè)備破碎能力也發(fā)生變化。鈦坨中部切壓大于90 MPa、下部切壓大于110MPa時(shí)，平均破碎速度600 kg/h；中部切壓小于90 MPa、下部切壓小于100MPa的產(chǎn)品平均破碎速度為700 kg/h，最小破碎速度大于550kg/h，而齒輥破碎機(jī)生產(chǎn)能力不足400 kg/h且回料量大于20%。因此用剪切式破碎機(jī)取代齒輥破碎機(jī)進(jìn)行海綿鈦產(chǎn)品的細(xì)碎是海綿鈦生產(chǎn)的有效途徑。
3、破碎流程中設(shè)備的配置
假設(shè)某廠年產(chǎn)海綿鈦為2000t，破碎工作日按300天計(jì)，每天破碎6h，需配置剪切式細(xì)碎機(jī)3臺(tái)，如是齒輥細(xì)碎機(jī)則需6臺(tái)（均考慮2用1備）。
用剪切式細(xì)碎機(jī)的破碎流程與用齒輥細(xì)碎機(jī)的破碎流程相同，均是海綿鈦塊一粗碎一中碎一細(xì)碎一產(chǎn)品，所不同的是需配置的細(xì)碎機(jī)數(shù)量相差1倍。
4、工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果與結(jié)論
某海綿鈦廠用剪切式破碎機(jī)取代齒輥破碎機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品細(xì)碎，多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明：破碎流程從4級(jí)變?yōu)?級(jí)，細(xì)碎設(shè)備從4臺(tái)減為2臺(tái)，仍能滿足生產(chǎn)需要；每臺(tái)細(xì)碎機(jī)產(chǎn)能700 kg/h以上，在保持年產(chǎn)量不變的情況下，減少了破碎時(shí)間；控制入料粒度和設(shè)備排料口不變，小粒度產(chǎn)品與成品海綿鈦的比率比用齒輥破碎機(jī)提高了30%～50%。開(kāi)路破碎時(shí)比率大于60%，經(jīng)2次循環(huán)破碎后，小粒度產(chǎn)品達(dá)80%以上，滿足了用戶的要求；產(chǎn)品氧化程度降低，變色鈦粒量從1%降到0.3%以下，減少了產(chǎn)品損失，粒度均勻，外觀質(zhì)量好，不但減輕了產(chǎn)品的挑選難度，提高了產(chǎn)品合格率，也提高了用戶滿意度。
生產(chǎn)實(shí)踐表明：剪切式破碎機(jī)是破碎海綿鈦的理想設(shè)備；經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和對(duì)工藝條件的研究，剪切式破碎機(jī)可在海綿鈦的粗、中碎階段應(yīng)用，能更有效地提高破碎能力。
