1、海綿鈦生產現狀
鎂還原四氯化鈦 真空蒸餾法（MD法）是國內外普遍采用的海綿鈦生產方法，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品處理一成品海綿鈦。其中產品處理包括：破碎一選別一包裝一抽空充氬。
破碎是將數立方米的海綿鈦坨加工成粒度為數十毫米的鈦粒。隨著海綿鈦生產規模的擴大和高科技應用領域的發展，鈦坨不斷增大，目前普遍爐產5t以上，體積大于4m3；而海綿鈦產品粒度范圍縮小，從0. 83mm～25.4 mm變為0.83 mm～12.7 mm，因此產品的破碎比增加，破碎難度加大。
海綿鈦破碎采用多級破碎工藝，常用設備及流程為：油壓機將鈦坨壓制成塊一
顎式破碎機粗碎一顎式或齒輥破碎機中碎一顎式或齒輥破碎機細碎一粒度合格的海綿鈦。
目前存在的問題是：海綿鈦產品在破碎過程中易發生氧化變色，變色程度隨產品致密程度的增加及破碎時間的延長而增加。當爐產能擴大時，鈦坨中心部的致密度增加，破碎中產生較多的變色粒，既增加了挑選的難度，產品的外觀質量也難以保證；產品粒度不均勻，小粒度產品少。產品中粒度為0. 83mm～12.7mm數據的約占30%，12.7 mm～25.4 mm的占70%以上，且片狀、條狀、經反復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影響；產品在細碎機破碎腔中停滯時間長且回料量大于20%，破碎設備產能低，導致破碎工序常成為海綿鈦生產的瓶頸。
為了適應海綿鈦生產發展的需要，必須選擇更適宜的海綿鈦破碎設備，提高破碎裝備的生產能力。
2、破碎設備的可行性分析
2.1物料性質
鎂法生產的海綿鈦是硬而帶韌性的金屬，能承受較大的機械壓力，具有強烈的吸氣性能，且吸氣能力隨溫度的升高而增加。
2.2破碎機的工作原理
各種破碎機的工作原理見圖1。
a顎式破碎機：動顎板按圖示方向往返運動，與定顎板間形成變化的間隙，間隙縮小時物料被擠壓破碎，間隙增大時物料排出。
b齒輥破碎機（單輥或對輥）：齒輥沿圖示的方向轉動，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：如圖示，齒輪向固定刀方向轉動，物料受到固定刀與轉動齒刀的剪切作用破碎。
2.3破碎設備的可行性分析
采用顎式破碎機，物料在破碎腔中停留時間短，設備產能大，但由于物料在擠壓力作用下破碎，破碎效果差，而動、定顎板間的間隙不斷變化，導致排出物料的粒度均勻性差。顎式破碎機適用于海綿鈦的粗、中級破碎。
采用齒輥破碎機，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，對齒刀的磨損嚴重，隨設備使用時間的延長，沖擊力減弱，產品主要受擠壓力作用破碎，破碎效率低，設備產能低；另一方面，擠壓力作用使部分鈦粒呈片或長條狀，鈦料之間、鈦粒與齒輥間發生反復摩擦和碰撞，使產品溫度升高，氧化程度增加，同時部分產品變成致密的球形顆粒，因此破碎產品的外觀質量差。齒輥破碎機適用于脆性物料的中、細碎，而不適用于海綿鈦的破碎。
采用剪切式破碎機，剪切力克服了海綿鈦的耐壓性，這己被刀切式油壓機長期的生產實踐所證明。破碎機中固定刀與齒刀同時對物料進行剪切，破碎效率高，產品溫升小，吸氣程度低，排出料粒度均勻，外觀質量好，所以剪切式破碎機適用于海綿鈦的破碎。
2.4單機破碎試驗分析
進行剪切式破碎機單機破碎試驗，與原用齒輥破碎機比較，驗證設備的可行性。
取連續10爐次各200kg經中碎后的產品，每爐次100 kg分別經剪切式破碎機和齒輥破碎機破碎，控制入料粒度小于50mm，經一次破碎后篩析，結果見表1。
用剪切式破碎機進行海綿鈦細碎，小粒度（-12.7mm）產品比率比齒輥破碎機提高27%，如將剪切式破碎機裝入破碎線進行閉路破碎可進一步提高小粒度產品比率。
為測試設備生產能力，進行了10爐不同切壓（產品致密度）產品的破碎試驗，試驗情況見表2。
隨產品切壓變化，設備破碎能力也發生變化。鈦坨中部切壓大于90 MPa、下部切壓大于110MPa時，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，而齒輥破碎機生產能力不足400 kg/h且回料量大于20%。因此用剪切式破碎機取代齒輥破碎機進行海綿鈦產品的細碎是海綿鈦生產的有效途徑。
3、破碎流程中設備的配置
假設某廠年產海綿鈦為2000t，破碎工作日按300天計，每天破碎6h，需配置剪切式細碎機3臺，如是齒輥細碎機則需6臺（均考慮2用1備）。
用剪切式細碎機的破碎流程與用齒輥細碎機的破碎流程相同，均是海綿鈦塊一粗碎一中碎一細碎一產品，所不同的是需配置的細碎機數量相差1倍。
4、工業生產實踐結果與結論
某海綿鈦廠用剪切式破碎機取代齒輥破碎機進行產品細碎，多年的生產實踐證明：破碎流程從4級變為3級，細碎設備從4臺減為2臺，仍能滿足生產需要；每臺細碎機產能700 kg/h以上，在保持年產量不變的情況下，減少了破碎時間；控制入料粒度和設備排料口不變，小粒度產品與成品海綿鈦的比率比用齒輥破碎機提高了30%～50%。開路破碎時比率大于60%，經2次循環破碎后，小粒度產品達80%以上，滿足了用戶的要求；產品氧化程度降低，變色鈦粒量從1%降到0.3%以下，減少了產品損失，粒度均勻，外觀質量好，不但減輕了產品的挑選難度，提高了產品合格率，也提高了用戶滿意度。
生產實踐表明：剪切式破碎機是破碎海綿鈦的理想設備；經過結構改進和對工藝條件的研究，剪切式破碎機可在海綿鈦的粗、中碎階段應用，能更有效地提高破碎能力。
