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国内外钛残料回收现状和存在的问题

（一）国外现状

1、美国废钛利用现状

美国钛工业发展起步较早且速度较快。在其发展初期，钛废料未能得到良好的回收利用。所以到五十年代末期，美国的废钛积压情况十分严峻。面对这种状况，美国钛工业积极想办法，采取了有效的措施，结果很快就改变了之前的局面。六十年代初期出现了废钛供不应求的状况。比如废钛的供应量为一定吨数，而消耗量却达到了另一定吨数，这意味着消耗量比供应量多 7.6%。其中在前六年，消耗量超过供应量 18%以上。原因一是美国公司全部用废钛来熔炼钛锭；原因二是钢铁工业和铝工业也使用废钛料作为合金添加剂、脱氧剂。据报导，有大约 30%的废钛被用于回收并熔炼成钛锭，而这些回收熔炼成的钛锭产量约占全部钛锭产量的 30%；另外还有约 32%的钛废料被用于钢铁工业，在这其中，13%被用作合金元素和脱氧剂，12%被出口给西欧钢铁工业，7%被用于生产钛铁；废钛用于铝工业以实现铝合金的硬化及晶粒细化的量也是相当可观的。

文献报导显示，到六十年代末，美国的绝大多数钛冶炼及铸造厂都配备了废钛回收及再处理设备。有些单位在处理废钛料方面积累了成功经验，这些废钛料具有不同的化学成分和形状。这些公司还发展了多种分离及钛合金的方法。美国的九家公司中，有八家将车屑与块料分离，其中三家按成分进行分离，两家既按成分又按形状进行分离。

2、俄罗斯废钛利用现状

俄罗斯废钛的利用情况和美国相近。其中约三分之一的废钛被用于钢铁工业，用于生产钛含量高的钛铁，或者直接当作钢的合金添加剂，也可代替钛铁作为炼钢中的脱氧剂。另外，还有少量废钛被用于有色金属及合金的合金化元素。约 29%的废钛经过处理后会回炉再生产成钛锭。俄罗斯钛工业的实践表明，在回收利用废钛方面，最理想且最经济的方法是将废钛料经过熔炼后生产钛锭或钛铸件。据报道，在钛熔炼炉料中，每增加 1%的回炉废钛料，就能使钛合金锭的成本降低 0.7%。如果废钛料的加入量达到 50%，那么就可以使钛合金锭的成本至少降低三分之一。俄罗斯在成批熔炼钛合金锭时，炉料中的实际废钛添加量达到 50%。前苏联有一家工厂在熔炼成批钛合金锭的过程中，加入了 50%的钛废料，这些钛废料主要是块状废钛料。

海绵钛生产过程中会产生约 10%的废料。俄罗斯将这些废海绵钛用作生产钛铸件的原料，他们认为这是一种有效的利用途径。经计算可知，在钛铸件生产中利用 1 吨废钛料，其经济价值比用作钢的合金元素要大 19 倍。

（二）国内现状及问题

我国钛及钛合金的生产起始于上世纪 50 年代。1958 年，开始达成海绵钛的工业化生产。1964 年，实现了钛加工材的工业化生产。几乎在钛及钛合金加工材投入工业化生产的那个时候，我国就开启了钛残废料的回收利用工作。

20 世纪 60 年代初，国外开始对钛及钛合金残废料的回收利用进行研究工作。到 70 年代初，已相继达到工业规模的回收水平。在美国，钛残废料的回收在铸锭生产中平均占 35%-45%。其他西方国家的钛公司和生产企业也相继使钛残废料回收工艺及装备得以完善，且各具特色。我国对残废钛及钛合金回收利用的最早研究始于 1968 年。那时，国内唯一的专业钛加工生产科研基地——天源二手物资（原天源二手物资）成立了科研攻关组，专门对钛残废料的回收利用进行研究。

最初主要针对纯钛大块状残废料展开回收方面的研究。钛及钛合金的熔炼过程是在真空环境下进行的。块状残废料在从表面处理开始，到净化，再到电极制备等各个环节，其工作难度相对较小。并且，在这些过程中，对铸锭质量的影响也相对较小，这有利于研究工作能够顺利地开展。

上世纪 80 年代末，宝钛集团开启了钛合金残废料的回收利用工艺研究。重点针对用量最大的钛合金-TC4 合金展开研究。经过充分且细致的研究与试验，当添加 25%至 30%的残废料时，成功生产出了具有良好室温和高温力学性能的 TC4 钛合金加工材。

1985 年开始到现在，宝钛集团一共回收利用了钛及钛合金残废料，其总数达到了数千吨。目前，宝钛集团已经具备了每年能够处理 1000 吨钛残废料的生产能力。回收的钛残废料当中，除了纯钛之外，还包含有 TA9、TA10、TC1、TC4、TC11 等牌号的钛合金。

天源二手物资等单位在这个时候也陆续开展了针对钛残废料的回收工艺研究。

目前我国钛残废料的回收利用平均占铸锭生产的10%左右。

我国钛废料的回收利用工作取得了很大进展，回收技术和工艺较为成熟。然而，与国外发达国家相比仍有不足，废料的利用率较低。从废料的收集开始，到处理，再到电极压制及熔炼，整个过程中能够对其进行规范控制的企业数量不多。目前我国钛废料的回收利用主要存在以下问题：

没有统一的废料标准。这是制约废料回收利用的重要原因之一。目前国内生产和应用的钛合金牌号有 60 多个。熔炼方式决定了不同牌号的废料在收集和回收时不能相混。另外，不同状态的废料如果混在一起，对随后的处理和回收会带来许多麻烦。所以必须制定与之相适应的废料标准，以规范市场。

少数生产企业可以进行废料收集。目前国内能有效回收利用钛废料的企业较少，原因一方面是废料处理难度大，其处理工艺和装备会对铸锭质量产生重大影响；另一方面是熔炼回收工艺对铸锭质量起决定性作用。只有掌握这些技术且依托专业设备，才能有效回收利用钛废料。

收集过程缺少规范的控制程序。废料收集过程能否得到有效控制，对整个废料回收过程以及最终的产品质量和生产成本都有影响。当下国内除了几个主要的钛材生产企业之外，钛废料的收集以及分类保管都没有规范的控制程序，无法确保废料在收集过程中不相互混杂或者不混入其他外来物。

目前国内钛及钛合金的熔炼主要采用真空自耗电弧炉废铝合金回收处理及再利用成套技术 价值和影响，这是因为受到回收方式和熔炼设备的限制。在电极制作过程中，如果使用块状废料，虽然能够加入较多的废料，但电极焊接质量要求较高，不然在熔炼时容易出现掉块现象，从而影响铸锭质量。而如果使用屑状废料，那么废料的加入量就会受到限定。该熔炼方法要求电极成分需均匀。纯钛的回收受其影响不大，然而合金的回收则不易获得理想效果。

我国需尽快把钛及钛合金废料国家标准制定好并予以发布实施，以此来规范和保障回收废料的品质。要构建起有效的废料收集以及回收程序，达成对废料收集、回收和利用的全流程控制。加快对合金废料回收工艺的研究以及技术方面的攻关，扩充回收合金的种类和品种，提升废料的利用率。加速对熔炼设备进行技术改造，增添新设备以适应废料回收，像 FIB 炉等，以此提升回收铸锭的成分均匀性。要加强对钛废料制品回收利用的质量鉴定以及监督检验工作，对于那些不符合质量要求的产品，不允许其进入流通领域，同时要对产品的用途进行明确的分类和限定。强化钛废料的回收利用，提高回收率，这在节约资源和降低成本方面有着重要的意义。各相关单位和部门应从国家利益考虑，积极响应国家号召，制定规范的控制程序，做好钛废料的收集工作，保管好钛废料，为钛废料的回收利用创造条件，以促进我国钛工业的良性发展。

（三）市场现状

2013 年世界进口钛废料的主要国家分别是：美国进口了 12658 吨；英国进口了 9892 吨；德国进口了 4018 吨；加拿大进口了 1980 吨；乌克兰进口了 1806 吨；日本进口了 1448 吨；俄罗斯进口了 1135 吨。近几年内，前苏联作为美国钛废料主要来源国的这一作用将会基本结束。90 年代中期，美国从俄罗斯和乌克兰大量进口钛废料。目前，这种进口已急剧减少。大概 3 年到 4 年后，就不可能再从这些国家购得大量钛废料。1995 年到 1996 年期间，美国从独联体国家进口钛废料达到高峰，每年大约 9000 吨。而 2013 年，从俄罗斯和乌克兰仅进口 600 吨到 900 吨每年。前苏联钛废料即将销完，此外还有其他限制因素。俄罗斯有 20%的钛废料出口税，其国内的钛厂如 VSMPO 钛废料消费量在增加，还有大量消费钛废料的钛 - 钛生产厂家有稳定需求，乌克兰的某些钛废料禁止出口。2013 年美国进口钛废料 12658 吨，前三大供应国分别是英国、德国和法国。

我国是钛的生产国，同时也是钛的消费大国。2013 年，我国生产的海绵钛为 81171 吨，其消费量达到了 77571 多吨。因为我国工业在快速发展，所以在未来十年，对钛的需求量将会日益增多。当下，国产钛及合金只能满足需求的一半，存在很大的缺口，并且这种状况在短期内无法得到缓解。我国每年为满足工业需要，会大量进口钛及合金产品，并且还会进口大量钛的化合物。在 2013 年，我国进口的钛及制品达到 4050 吨，此数量占当年全国钛产量的 6.5%。当下，我国的钛及合金已然成为有色金属进口比例最高的品种。

进口钛及钛合金，能够在一定时间内缓解我国钛资源供应紧张的状况。然而，这并非是解决我国钛资源不足的长久办法，也不是我国钛工业的长远发展目标。因为钛的价格比较高，进口钛及相关产品会耗费大量的外汇，并且钛加工所带来的丰厚利润都留在了国外，这与我国的产业政策是不相符的。

进口废钛及钛合金能弥补我国钛资源的不足，它一方面可以减少我国在钛工业方面的投资，另一方面能缓解资源与环境的压力，同时还可以充分发挥我国廉价劳力的优势，既符合国家的产业政策废铝合金回收处理及再利用成套技术 价值和影响，也是我国钛工业实现可持续发展的必然选择。