本实用新型涉及冶金技术领域，涉及一种海绵钛的生产系统，尤其涉及一种采用蓄热式燃气加热方式制备海绵钛的生产系统。
背景技术：
我国有丰富的钛资源，储量居世界之首。目前，我国钛资源主要用来生产钛白粉，利用率仅30%左右。钛以及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性优异以及无毒等优点，广泛应用于航空航天、化工、冶金、轻工、船舶、汽车、医药、建筑等工业。随着金属钛及钛合金潜在需求的增加，钛资源的高效利用越来越重要。
目前，金属钛生产的工业方法是Kroll法，生产过程中，含钛矿物（金红石、高钛渣等）通过氯化（竖炉氯化、熔盐氯化、沸腾氯化等）方式转化得到TiCl4，再使用镁热还原法将TiCl4转化为单质形态，然后通过真空蒸馏的方法分离反应过程中生成的氯化镁，得到海绵钛产品；氯化镁经电解得到金属镁返回镁热还原过程循环利用；Kroll法制备海绵钛工艺属于间歇式生产，未能实现生产的连续化，生产耗时长，全过程从TiO2的氯化开始到生产出海绵钛需要17d，且生产成本很高。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种海绵钛的生产系统，采用蓄热式燃气加热方式，通过原料气态接触反应的方式，解决了镁热还原法制备海绵钛耗时长、间断生产、效率低等问题，有效降低了海绵钛生产成本，降低了劳动强度。
为至少解决上述技术问题之一，本实用新型采取的技术方案为：
本实用新型提出了一种海绵钛的生产系统，包括：四氯化钛制备系统、金属镁制备系统和海绵钛制备系统，其中，
所述四氯化钛制备系统包括：依次相连的第一预处理系统、还原系统、氯化系统和精制装置，将钛铁矿依次进行预处理、还原、氯化和精制，得到精四氯化钛蒸汽；
所述金属镁制备系统包括：相连的制备系统和精制系统，将含氧化镁矿经所述制备系统进行处理，得到粗镁后，经所述精制系统精制，得到精镁；
所述海绵钛制备系统包括：还原反应系统和蒸馏精制系统，其中，所述还原反应系统分别与所述精制装置和精制系统相连，将所述精镁气化为精镁蒸汽后与所述精四氯化钛蒸汽进行还原反应，得到粗钛和氯化镁；所述蒸馏精制系统与所述还原反应系统相连，将所述粗钛进行真空蒸馏，得到精制海绵钛。
进一步的，所述第一预处理系统用于将钛铁矿进行处理，得到氧化球团；所述氯化系统用于将所述富钛渣氯化，得到粗四氯化钛；所述精制装置用于将所述粗四氯化钛精制，得到精四氯化钛蒸汽。
进一步的，所述还原系统包括：依次相连的气基竖炉、破碎装置和磁选装置，将所述氧化球团还原为海绵铁球团后，经破碎和磁选，得到海绵铁和富钛渣。
进一步的，所述制备系统包括：相连的第二预处理系统和第一反应系统，将所述含氧化镁/氯化镁矿经预处理后通入所述第一反应系统，得到粗镁；所述第一反应系统与所述精制系统相连，将所述粗镁通入所述精制系统。
进一步的，所述第一反应系统为硅热还原制镁反应系统或电解制镁反应系统。
进一步的，所述还原反应系统包括：第二反应系统、燃烧系统和真空系统，其中，所述第二反应系统包括：反应室、金属镁加热罐、旋风分离器、冷却罐和引风机，其中，在所述反应室的下部侧壁上环布多个喷嘴，在所述反应室的底部设有分布器，所述分布器设有多个进气孔，所述喷嘴与所述精制装置相连，所述金属镁加热罐分别与所述精制系统和所述进气孔相连，向所述反应室内提供所述精四氯化钛蒸汽和精镁蒸汽；所述旋风分离器的入口与所述反应室的顶部出口相连，所述旋风分离器的底部出口通过下降管与所述反应室的侧壁入口相连，所述冷却罐的入口与所述旋风分离器的顶部出口相连，所述冷却罐的四氯化钛出口与所述精制装置相连；所述引风机的入口与所述冷却罐的氩气出口相连，所述引风机的出口与所述金属镁加热罐相连，将氩气作为精镁蒸汽的气体载体。
进一步的，所述燃烧系统包括：辐射管、蓄热室、换向阀、助燃风管道、燃气管道和烟气管道，其中，多个所述辐射管设置于所述反应室内，且所述辐射管的两侧出口延伸至所述反应室的外部分别与所述蓄热室相连，所述换向阀与所述蓄热室相连，所述换向阀与所述助燃风管道和所述烟气管道切换连通，所述燃气管道与所述蓄热室或所述辐射管的烧嘴相连。
进一步的，所述蒸馏精制系统的入口与所述反应室的底部出口相连，所述蒸馏精制系统的金属镁出口与所述金属镁加热罐相连，所述蒸馏精制系统还包括：海绵钛出口和氯化镁出口；所述真空系统的入口与所述蒸馏精制系统相连，用于得到所述蒸馏精制系统的真空环境。
进一步的，还包括：氯化镁电解系统，其入口分别与所述反应室的底部出口和所述蒸馏精制系统的氯化镁出口相连，所述反应室排出的一部分氯化镁和所述反应室排出的另一部分氯化镁经所述蒸馏精制系统真空蒸馏分离出来后均送入氯化镁电解系统进行电解；所述氯化镁电解系统的出口分别与所述精制系统和所述氯化系统或所述电解制镁反应系统相连，将电解产生的金属镁通入所述精制系统，电解产生的氯气通入所述氯化系统或所述电解制镁反应系统。
本实用新型的有益效果至少包括：
1）本实用新型通过原料气态接触反应的方式，解决了镁热还原法制备海绵钛耗时长、间断生产、效率低等问题，有效降低了海绵钛生产成本，降低了劳动强度；
2）本实用新型采用蓄热式燃气加热方式处理钛铁矿，高效提取其中的铁、钛，并与金属镁发生还原反应得到单质钛，反应过程中，电解、氯化过程中的氯气循环利用；
3）本实用新型采用蓄热式燃烧技术，通过燃烧得到的高温烟气加热反应室，有效、均匀提高反应室内温度的同时，保证反应室内为惰性气氛；同时，可控制烟气温度来对反应室内的温度进行灵活调整，保证反应区温度在最有利于反应发生的温度区域内；
4）本实用新型采用蓄热式辐射管提高反应室的温度，辐射管内出来的高温烟气可用于干燥物料或者他用；
5）本实用新型能够取代现有电炉来进行镁热法制备金属钛，降低反应过程所消耗的能耗，进而降低真空还原制备金属钛的成本。
附图说明
图1为本实用新型生产系统流程图。
图2为本实用新型海绵钛制备系统流程图。
图3为本实用新型喷嘴结构示意图。
图4为本实用新型分布器结构示意图。
图5为本实用新型燃烧系统的双蓄热式燃烧结构示意图。
其中，反应室1；喷嘴101；分布器102；进气孔1021；蓄热室2；换向阀3；助燃风管道4；燃气管道5；烟气管道6；辐射管7。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
根据本实用新型的实施例，图1为本实用新型生产系统流程图，参照图1所示，本实用新型所述海绵钛的生产系统包括：四氯化钛制备系统、金属镁制备系统和海绵钛制备系统。将原料钛铁矿送入所述四氯化钛制备系统，经过还原、氯化、精制等工序，制备得到精四氯化钛蒸汽；将原料白云石、菱镁矿等含氧化镁/氯化镁矿送入所述金属镁制备系统，制备得到含量＞99.99%的纯镁；上述系统制备得到的精四氯化钛和金属镁均以蒸汽的形式进入所述海绵钛制备系统中，进行镁热还原反应，得到海绵钛；更具体的，如下所述。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述四氯化钛制备系统包括：第一预处理系统、还原系统、氯化系统和精制装置，其中，所述第一预处理系统用于将钛铁矿原料进行处理为符合气基竖炉要求的氧化球团；所述还原系统包括：依次相连的气基竖炉、破碎装置和磁选装置，其中，所述气基竖炉与所述第一预处理系统相连，将所述氧化球团还原为海绵铁球团后，经破碎和磁选工序，得到海绵铁和富钛渣；所述氯化系统与所述磁选装置相连，在氯气的作用下将所述富钛渣氯化，生成粗四氯化钛；所述精制装置与所述氯化系统相连，将所述粗四氯化钛精制，得到精四氯化钛蒸汽，用于海绵钛的制备。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述第一预处理系统包括干燥、破碎、造球和氧化等工序，将钛铁矿通过所述第一预处理系统制备成符合气基竖炉要求的氧化球团。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述金属镁制备系统包括：制备系统和精制系统，其中，所述制备系统包括：第二预处理系统和第一反应系统，所述第一反应系统与所述第二预处理系统相连，将所述含氧化镁/氯化镁矿经预处理后通入所述第一反应系统，得到粗镁；所述第一反应系统与所述精制系统相连，将所述粗镁通入所述精制系统。
更具体的，所述原料白云石、菱镁矿等经过所述第二预处理系统后，得到分别适用于硅热法或电解法的物料，所述物料进入所述第一反应系统得到粗镁，所述粗镁经过精制系统精制后得到精镁，用于海绵钛的制备。
可以理解的是，本实用新型所述第一反应系统为硅热还原制镁反应系统（适用于硅热法）或电解制镁反应系统（适用于电解法）。
根据本实用新型的一些实施例，参照图1所示，若采用硅热法炼镁，则所述含MgO/ MgCl2矿原料（如：白云石等）经过所述第二预处理系统包括破碎、球磨、配料（如硅铁、萤石粉）等工序处理后，进入硅热还原炉中进行反应，得到粗镁；若采用电解法炼镁，则所述含MgO/ MgCl2矿原料（如：白云石和菱镁矿等）经所述第二预处理系统包括配碳、粉碎、混料、造球、氯化等工序（含MgO）或脱水工序（含MgCl2·xH2O），制得电解法所需物料MgCl2，随后进入电解槽中经过电解反应，生成粗镁和氯气，其中，所述氯气可以并入氯气管网，用于上述金属镁制备系统（更具体的，用于所述电解法炼镁的第二预处理系统的氯化工序中）或者所述四氯化钛制备系统（更具体的，用于所述氯化系统的氯化工序中），重复利用，降低成本，减少氯气消耗及排放，降低环保压力。
根据本实用新型的一些实施例，所述精制系统采用溶剂再熔法，所述精制系统制得的镁的纯度＞99.9%。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述海绵钛制备系统包括：还原反应系统和蒸馏精制系统，其中，所述还原反应系统分别与所述精制装置和精制系统相连，所述蒸馏精制系统与所述还原反应系统相连。
更具体的，图2为本实用新型海绵钛制备系统流程图，图3为本实用新型喷嘴结构示意图，图4为本实用新型分布器结构示意图，参照图1-4所示，所述还原反应系统包括：第二反应系统、燃烧系统和真空系统，其中，所述第二反应系统包括：反应室、金属镁加热罐、旋风分离器、冷却罐和引风机，其中，在所述反应室的下部侧壁上环布多个喷嘴，在所述反应室的底部设有分布器，所述分布器设有多个进气孔，所述喷嘴与所述精制装置相连，向所述反应室内提供所述精四氯化钛蒸汽，所述金属镁加热罐分别与所述精制系统和所述进气孔相连，经过精制系统精制后得到精镁送入所述金属镁加热罐加热，得到精镁蒸汽，再经所述进气孔送入所述反应室内与所述精四氯化钛蒸汽进行镁热还原反应。
可以理解的是，本实用新型所述精制装置精制得到的四氯化钛不经冷却，可以直接以气态的形式进入反应室中参与反应；上述精制系统得到的精镁可以通过真空抬包送入所述金属镁加热罐内，被加热至1100℃左右，以氩气为气体载体，与受热得到的精镁蒸气混合均匀后，一起进入反应室中参与反应，得到粗钛和氯化镁产物。
本实用新型采用流态化的反应方式，将精四氯化钛和精镁均以蒸汽的形式进入反应室中，在反应室中以“气-气”或“气-液滴”的方式接触后进行反应，有效提高了反应效率；同时分散了反应中心，避免了反应剧烈放热造成局部高温，引起烧结生成钛坨、降低海绵钛的品质等问题。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述喷嘴优选为雾化喷嘴；所述分布器呈多孔布置，所述精四氯化钛蒸汽和精镁蒸汽分别通过所述雾化喷嘴和分布器进入所述反应室内，加快反应速度。
根据本实用新型的一些实施例，所述分布器的进气孔的具体形状不受限制，可以为圆形、方形或锥形，使精镁蒸汽均匀分布于所述反应室内。
根据本实用新型的实施例，参照图2所示，本实用新型所述旋风分离器的入口与所述反应室的顶部出口相连，所述旋风分离器的底部出口通过下降管与所述反应室的侧壁入口相连，所述冷却罐的入口与所述旋风分离器的顶部出口相连，所述冷却罐的四氯化钛出口与所述精制装置相连；所述引风机的入口与所述冷却罐的氩气出口相连，所述引风机的出口与所述金属镁加热罐相连，将氩气作为精镁蒸汽的气体载体。
随氩气上升的所述粗钛和氯化镁产物与未反应的四氯化钛蒸汽和精镁蒸汽进入旋风分离器分离，所述未反应的四氯化钛蒸汽和氩气一起进入冷凝罐中，在所述冷凝罐中，四氯化钛蒸汽冷凝为液体，与氩气分离，所得四氯化钛蒸汽与氩气均可循环利用，更具体的，四氯化钛蒸汽冷凝为液体再次送入所述精制装置循环利用，氩气经引风机送入金属镁加热罐作为气体载体；控制旋风分离器的温度为＞200℃，此时，金属镁蒸汽固化为金属镁颗粒与所述产物经下降管重新送入反应室，进一步参与反应，本实用新型通过采用旋风分离器分离-下降管回炉再次反应的方法，有效提高了原料的反应程度，提高了海绵钛的收率。
根据本实用新型的一些实施例，所述反应室下部还设有出料装置，根据反应情况（出料口取样分析）适时调整出料速度，确保物料反应完全。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述旋风分离器为高温旋风分离器，其温度控制为大于200℃。
根据本实用新型的实施例，参照图2所示，本实用新型所述蒸馏精制系统的入口与所述反应室的底部出口相连，所述蒸馏精制系统的金属镁出口与所述金属镁加热罐相连，所述蒸馏精制系统还包括：海绵钛出口和氯化镁出口；所述真空系统的入口与所述蒸馏精制系统相连，用于得到所述蒸馏精制系统的真空环境。所述反应室生成的产物进入蒸馏精制系统，由于各物质在相同温度下蒸气压不同，采用真空蒸馏的方式分离各项物质，得到海绵钛。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述反应室还可以为固定床、滴流床等形式，所述反应室形状可以为卧式、也可以为立式，精镁与精四氯化钛可以以气态形式进入反应室，还可以以液态形式进入反应室。
根据本实用新型的实施例，图5为本实用新型燃烧系统的双蓄热式燃烧结构示意图，参照图5所示，本实用新型所述燃烧系统包括：辐射管、蓄热室、换向阀、助燃风管道、燃气管道和烟气管道，其中，多个所述辐射管设置于于所述反应室内，各个辐射管单独控制，可以通过调节辐射管的燃烧功率来控制反应室内的温度，使之处于反应温度的最佳区域750℃-850℃。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述燃烧系统为蓄热式燃烧系统，可以为单蓄热也可以为双蓄热，助燃风可以为空气、富氧空气，燃气可以为天然气、焦炉煤气、水煤气、热解煤气、石油液化气等。所述助燃风与燃气分别经蓄热室蓄热预热至500℃以上后，进入辐射管进行燃烧，燃烧后产生1000-1200℃高温烟气，可使得反应室内温度达到750-850℃。若燃气为天然气、热解气、石油液化气等高热值燃料，采用单蓄热燃烧方式，即助燃风蓄热，燃气不蓄热；若燃气为焦炉煤气、水煤气等低热值煤气，则既可采用单蓄热燃烧方式，又可采用双蓄热燃烧方式，即助燃风与燃气均蓄热后参与燃烧。
根据本实用新型的一些实施例，所述辐射管的两侧出口延伸至所述反应室的外部分别与所述蓄热室相连，所述换向阀与所述蓄热室相连，所述换向阀与所述助燃风管道和所述烟气管道切换连通，当所述燃气管道与所述蓄热室相连时，所述常温燃气和常温空气经燃烧系统的蓄热室分别预热至500℃以上，一起通入燃烧系统的辐射管燃烧，即双蓄热燃烧方式，参照图5所示；当所述燃气管道与所述辐射管的烧嘴相连，所述常温空气经燃烧系统的蓄热室预热至500℃以上，与所述常温燃气一起通入燃烧系统的辐射管燃烧，即单蓄热燃烧方式（图中未示出）。
根据本实用新型的一些实施例，所述燃烧系统通过辐射管来提高反应室内温度，即燃气与助燃风在辐射管内燃烧，产生的高温烟气通过辐射、对流等方式加热反应室后，再经蓄热室回收热量后经换向阀至排烟管道。所述辐射管可以为U型、I型、W型等形式，每个辐射管布置一对烧嘴，交替进行燃烧、蓄热、预热、燃烧过程，保证持续、稳定加热反应室。
根据本实用新型的另一实施例，本实用新型所述海绵钛的生产系统还包括：氯化镁电解系统，其入口分别与所述反应室的底部出口和所述蒸馏精制系统的氯化镁出口相连，将所述反应室排出的一部分氯化镁和所述反应室排出的另一部经所述蒸馏精制系统真空蒸馏分离后得到的氯化镁，均进入氯化镁电解系统进行电解；所述氯化镁电解系统的出口分别与所述精制系统和所述氯化系统相连，将电解产生的金属镁通入所述精制系统，电解产生的氯气通入所述氯化系统或所述电解制镁反应系统（当采用电解法炼镁时）。
更具体的，将所述反应室排出的部分易分离的氯化镁直接进入氯化镁电解系统进行电解，另一部分难分离的氯化镁与所述粗钛和固化的金属镁通入所述蒸馏精制系统进行真空蒸馏，由于各物质在相同温度下蒸气压不同，采用真空蒸馏的方式分离各项物质，净化分离得到精制海绵钛、金属镁及氯化镁，其中，分离得到的氯化镁再进入氯化镁电解系统进行电解，所有电解产生的金属镁均通入所述精制系统循环利用，电解产生的氯气通入所述氯化系统或所述电解制镁反应系统（当采用电解法炼镁时）循环利用；分离得到的金属镁通入所述金属镁加热罐循环利用。
根据本实用新型的另一些实施例，本实用新型所有电解产生的氯气均并入氯气管网，用于上述金属镁制备系统（更具体的，用于所述电解法炼镁的第二预处理系统的氯化工序中）或者所述四氯化钛制备系统（更具体的，用于所述氯化系统的氯化工序中），重复利用，降低成本，减少氯气消耗及排放，降低环保压力。
在本实用新型的另一方面，提出了一种利用前面所述的生产系统生产海绵钛的方法，具体包括以下步骤。
（1）首先，将钛铁矿原料通入所述第一预处理系统，经过干燥、破碎等工序后，进行配料，然后造球、氧化焙烧，得到符合气基竖炉入炉要求的氧化球团（粒度8-20mm＞90%，水分≤1%，TFe≥50%，抗压强度≥2500N/P）。所述氧化球团通过气基竖炉顶部的进料装置进入气基竖炉，在还原气的作用下还原生成海绵铁球团，所得海绵铁球团经过破碎、磁选工序，得到海绵铁和富钛渣。所述富钛渣进入氯化系统，在氯气的作用下生成粗四氯化钛，所述粗四氯化钛进入精制装置中精制，得到精四氯化钛蒸汽，用于海绵钛的制备。
（2）将含氧化镁/氯化镁矿通入所述第二预处理系统进行处理后，得到分别适用于硅热法或电解法的物料，所述物料进入所述第一反应系统得到粗镁和氯气，所述粗镁经过精制系统精制后得到精镁。
（3）使用氩气置换整个海绵钛的生产系统，使整个系统处于氩气氛围。
（4）开启燃烧系统，使用上述单蓄热燃烧方式或双蓄热燃烧方式进行燃烧，重复、交替进行燃烧、蓄热、预热、燃烧，高效利用高温烟气余热，将辐射管内的温度升高至750℃-850℃。
（5）开启金属镁加热罐的升温系统，将温度升高至1100℃，将所述精镁经真空抬包通入所述金属镁加热罐中气化为精镁蒸汽后，所述精镁蒸汽随着氩气通入反应室内，同时，开启所述精制装置与所述反应室之间的连接阀门，将得到的精四氯化钛蒸汽通过反应室下部环绕布置的喷嘴进入反应室中，与所述精镁蒸汽进行镁热还原反应，得到粗钛和氯化镁产物。
（6）反应初期，未反应的四氯化钛蒸汽和精镁蒸汽与所述产物均随氩气上升进入旋风分离器分离，控制旋风分离器的温度＞200℃，固化的金属镁与所述产物经下降管重新送入反应室，进一步参与反应；所述未反应的四氯化钛蒸汽和氩气进入冷凝罐，在所述冷凝罐中，四氯化钛冷凝为液体，与氩气分离，所得四氯化钛与氩气均可循环利用，具体的，未反应的四氯化钛蒸汽冷凝为液体再次送入所述精制装置，氩气经引风机送入金属镁加热罐。
（7）所述反应室下部设有出料装置，适时调整出料速度，确保物料反应完全，将所述反应室排出的部分易分离的氯化镁通入所述氯化镁电解系统直接电解，此时，可另外补充氯化镁；另一部分难分离的氯化镁与所述粗钛和固化的金属镁通入所述蒸馏精制系统进行真空蒸馏，根据相同温度下金属镁、氯化镁、金属钛的蒸气分压不同（例：1173K时，Mg的蒸气压为1.1×104，MgCl2的蒸气压为9.5×102，Ti的蒸气压为9.8×10-6），净化分离（其中，分离处理具体可以为破碎分级处理）得到精制海绵钛、金属镁及氯化镁，其中，分离得到的氯化镁通入所述氯化镁电解系统进行电解，所述电解产生的金属镁均通入所述精制系统，电解产生的氯气通入所述氯化系统或所述电解制镁反应系统；分离得到的金属镁通入所述金属镁加热罐，重复利用。所得金属钛为海绵钛，含量≥99%，布氏硬度＜200。
实施例：其中，为了更好地描述和理解本实用新型生产系统的工艺流程，本实用新型将所述辐射管两侧燃烧系统分别描述为A侧燃烧系统和B侧燃烧系统，具体描述如下。
（1）首先，将钛铁矿原料通入所述第一预处理系统，经过干燥、破碎等工序后，进行配料，然后造球、氧化焙烧，得到符合气基竖炉入炉要求的氧化球团（粒度8-20mm＞90%，水分≤1%，TFe≥50%，抗压强度≥2500N/P）。所述氧化球团通过气基竖炉顶部的进料装置进入气基竖炉，在还原气的作用下还原生成海绵铁球团，所得海绵铁球团经过破碎、磁选工序，得到海绵铁和富钛渣。所述富钛渣进入氯化系统，在氯气的作用下生成粗四氯化钛，所述粗四氯化钛进入精制装置中精制，得到精四氯化钛蒸汽，用于海绵钛的制备。
（2）采用电解法炼镁：将含氧化镁/氯化镁矿（如：白云石、菱镁矿等）经过配碳、粉碎、混料、造球、氯化等工序处理后，得到电解法所需物料MgCl2，MgCl2进入电解槽中经过电解反应，得到分别适用于硅热法或电解法的物料，得到粗镁和氯气，所述粗镁经过精制系统精制后得到精镁。
（3）使用氩气置换整个海绵钛的生产系统，使整个系统处于氩气氛围。
（4）开启燃烧系统，使用天然气作为燃料，采用单蓄热燃烧系统，首先，投用A侧燃烧系统，常温空气与天然气通过烧嘴在辐射管内进行燃烧，燃烧产生的高温烟气通过辐射、对流等传热方式提高反应室内的温度后，经B侧蓄热室蓄热后在经烟气管道排出；120s换向后，投用B侧燃烧系统，常温空气经换向阀进入B侧蓄热室中预热至500℃以上后，与常温天然气一起通过烧嘴进入辐射管内参与燃烧，燃烧产生的高温烟气提高反应室温度后，再经A侧蓄热室蓄热后排出，如此反复，重复、交替进行燃烧、蓄热、预热、燃烧，高效利用高温烟气余热，将燃烧室内的温度升高至780℃。
（5）开启金属镁加热罐的升温系统，将温度升高至1100℃，将所述精镁经真空抬包通入所述金属镁加热罐中气化为精镁蒸汽后，所述精镁蒸汽随着氩气通入反应室内，同时，开启所述精制装置与所述反应室之间的连接阀门，将得到的精四氯化钛蒸汽通过反应室下部环绕布置的喷嘴进入反应室中，与所述精镁蒸汽进行镁热还原反应，得到粗钛和氯化镁产物。
（6）反应初期，未反应的四氯化钛蒸汽和精镁蒸汽与所述产物均随氩气上升进入旋风分离器分离，控制旋风分离器的温度250℃，固化的金属镁与所述产物经下降管重新送入反应室，进一步参与反应；所述未反应的四氯化钛蒸汽和氩气进入冷凝罐，在所述冷凝罐中，四氯化钛冷凝为液体，与氩气分离，所得四氯化钛与氩气均可循环利用，具体的，未反应的四氯化钛蒸汽冷凝为液体再次送入所述精制装置，氩气经引风机送入金属镁加热罐。
（7）所述反应室下部设有出料装置，适时调整出料速度，确保物料反应完全，将所述反应室排出的部分易分离的氯化镁直接进入氯化镁电解系统进行电解，另一部分难分离的氯化镁与所述粗钛和固化的金属镁通入所述蒸馏精制系统进行真空蒸馏，根据相同温度下金属镁、氯化镁、金属钛的蒸气分压不同（例：1173K时，Mg的蒸气压为1.1×104，MgCl2的蒸气压为9.5×102，Ti的蒸气压为9.8×10-6），净化分离得到精制海绵钛、金属镁及氯化镁，其中，分离得到的氯化镁再进入氯化镁电解系统进行电解，所述电解产生的金属镁均通入所述精制系统，电解产生的氯气通入所述氯化系统或所述电解制镁反应系统；分离得到的金属镁通入所述金属镁加热罐，重复利用。所得金属钛为海绵钛，含量≥99%，布氏硬度＜200。
发明人发现，本实用新型通过原料气态接触反应的方式，解决了镁热还原法制备海绵钛耗时长、间断生产、效率低等问题，有效降低了海绵钛生产成本，降低了劳动强度；本实用新型采用蓄热式燃气加热方式处理钛铁矿，高效提取其中的铁、钛，并与金属镁发生还原反应得到单质钛，反应过程中，电解、氯化过程中的氯气循环利用；并且本实用新型采用蓄热式燃烧技术，通过燃烧得到的高温烟气加热反应室，有效、均匀提高反应室内温度的同时，保证反应室内为惰性气氛；同时，可控制烟气温度来对反应室内的温度进行灵活调整，保证反应区温度在最有利于反应发生的温度区域内，同时本实用新型采用蓄热式辐射管提高反应室的温度，辐射管内出来的高温烟气可用于干燥物料或者他用；此外，本实用新型能够取代现有电炉来进行镁热法制备金属钛，降低反应过程所消耗的能耗，进而降低真空还原制备金属钛的成本。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。