一種用含鈦電爐渣直接電解生產低鈦鋁合金的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金爐渣綜合利用和鋁電解技術領域，具體涉及一種用含鈦電爐渣直接電解生產低鈦鋁合金的方法。
【背景技術】
[0002]鈦是一種戰(zhàn)略資源，未來實現(xiàn)包含“航天戰(zhàn)略”和“海洋戰(zhàn)略”等一系列“強國工程”都需要我國鈦材料產業(yè)強有力的支持。我國蘊藏著極為豐富的釩鈦磁鐵礦資源，其中90%左右的鈦元素以釩鈦磁鐵礦的形式存在于中國西南部攀枝花-西昌地區(qū)。由于釩鈦磁鐵礦為多金屬共生礦，在現(xiàn)有技術中，鈦資源的利用率只有約12%。目前，中國主要使用兩種方法處理釩鈦磁鐵礦:一種是高爐流程，高爐流程主要提取了釩鈦磁鐵礦中的鐵和釩，而鈦元素則進入高爐渣形成中國特有的含鈦高爐渣；另一種處理釩鈦磁鐵礦的方法為直接還原流程，主要產物是直接還原鐵和高鈦電爐渣。由于這兩種含鈦爐渣中的化學成分都比較復雜，鈦元素廣泛分布于各含鈦物相中，導致了利用常規(guī)選礦方法從含鈦爐渣中提取鈦元素比較困難，目前，中國已累積大量的含鈦爐渣，且仍以每年300多萬噸的速度遞增。長期堆放、存量巨大的含鈦爐渣不僅帶來了嚴重的環(huán)境問題，并且占用了大量寶貴的土地資源，更重要的是造成了鈦資源的巨大浪費。如果能有效利用含鈦爐渣中的二氧化鈦替代日益減少的金紅石鈦資源，將為我國鈦工業(yè)的發(fā)展開辟新的原料來源。
[0003]現(xiàn)有技術中鋁鈦合金的生產在工業(yè)上一般采用熔配法，即將金屬鋁和金屬鈦熔化后按比例對摻在一起，熔鑄成鋁鈦合金，該方法能耗大，成本高，鈦實收率低，只有85%左右；另一種是將鈦白粉添加到電解槽中直接電解制備低鈦鋁合金，鈦白粉的主要成分為二氧化鈦，其生產成本較高，造成低鈦鋁合金的生產成本也較高。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是:
提供一種用含鈦電爐渣直接電解生產低鈦鋁合金的方法，以解決現(xiàn)有技術中金紅石鈦資源日益減少且鋁合金的工業(yè)生產能耗大、成本高等技術問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案是:
將含鈦爐渣作為原料直接加入小型試驗電解槽中，其添加量小于電解質重量的2%，電解質采用現(xiàn)行鋁電解生產用電解質，電解質分子比2.3-2.45，電解溫度950°C _960°C，極距38-42cm，鋁液水平18_22cm，電解電流密度0.78-0.8A/cm2，電解時間為17~19小時。采用的含鈦電爐渣成分中，Al2O3彡15%，T12^ 45%, MgO ^ 10%，CaO彡4%。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
1、本發(fā)明在鋁電解槽中直接加入含鈦爐渣，將含鈦爐渣中的打02作為鈦元素來源，將含鈦爐渣中的Al2O3作為鋁元素來源，實現(xiàn)了鈦元素的原位電解，縮短了鈦渣的利用流程，實現(xiàn)了鈦資源和鋁資源的充分利用。
[0007]2、采用本發(fā)明電解生產低鈦鋁合金，不受槽型的限制，對現(xiàn)有工藝改動較小，與現(xiàn)有工藝兼容性較好，且工序簡單、成本低、能耗低。
[0008]3、將含鈦爐渣中的MgO和CaO作為電解質體系的補嘗，充分利用鈣和鎂元素資源，可降低鋁合金電解生產成本。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的工藝流程簡圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的電解槽示意簡圖。
【具體實施方式】
[0011]實施例1:
本發(fā)明在小型熔鹽電解試驗槽中進行。該電解試驗槽由剛玉坩禍(3)、石墨坩禍(4)構成槽體，剛玉坩禍(3)在槽底部有開口，使石墨坩禍(4)與陰極鋁(5)可以直接接觸，在槽的上部，石墨導桿(I)連接炭陽極(2)構成陽極部分，在槽內加入現(xiàn)行鋁電解生產用電解質
(6)，陰極導桿(7)連接于石墨坩禍(4)上。
[0012]將含鈦電爐渣直接加入小型熔鹽電解試驗槽，其成分為:Ti02:50.62%，Al2O3:19.01%, MgO:12.35%, CaO:4.52%, Si02:8.3%, V 205:0.21%, TFe:1.52%，其它:3.47%。電解工藝技術條件如下:電解溫度950°C _960°C，極距38-42cm，鋁液水平18_22cm，電解質分子比2.3-2.45，電解電流密度0.78-0.8A/cm2，電解時間為18h，電解質質量為720g。向小型電解試驗槽槽中添加3.6g高鈦電爐渣，在直流電的作用下，陰極開始析出金屬鋁和金屬鈦，最終形成鈦含量為0.42%的低鈦含量的鋁合金。
[0013]實施例2:
將含鈦電爐渣直接加入小型熔鹽電解試驗槽，其成分為:Ti02:50.62 %, Al 203:19.01%, MgO:12.35%, CaO:4.52%, Si02:8.3%, V 205:0.21%, TFe:1.52%，其它:3.47%。電解工藝技術條件如下:電解溫度950°C _960°C，極距38-42cm，鋁液水平18_22cm，電解質分子比2.3-2.45，電解電流密度0.78-0.8A/cm2，電解時間為18h，電解質質量為720g，向小型電解試驗槽中添加7.2g高鈦電爐渣，在直流電的作用下，陰極開始析出金屬鋁和金屬鈦，最終形成鈦含量為0.93%的低鈦含量的鋁合金。
[0014]雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權項】
1.一種用含鈦電爐渣直接電解生產低鈦鋁合金的方法，其特征在于:將含鈦電爐渣作為原料直接加入鋁電解槽中，其添加量小于電解質重量的2%，電解質采用現(xiàn)行鋁電解生產用電解質，分子比2.3-2.45，電解溫度950°C_960°C，極距38-42cm，鋁液水平高度18-22cm，電解電流密度0.78-0.8A/cm2，電解時間為17~19小時。
2.根據(jù)權利要求1所述的用含鈦電爐渣直接電解生產低鈦鋁合金的方法，其特征在于:采用的含鈦電爐渣成分中，Al2O3彡15%，T12S 45%，MgO彡10%，CaO彡4%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用含鈦電爐渣直接電解生產低鈦鋁合金的方法，它是將含鈦爐渣作為原料直接加入小型試驗電解槽中，其添加量小于電解質重量的2%，電解質采用現(xiàn)行鋁電解用電解質，電解質分子比2.3-2.45，電解溫度950℃-960℃，極距38-42cm，鋁液水平18-22cm，電解電流密度0.78-0.8A/cm2，電解時間為17~19小時。于現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實現(xiàn)了鈦元素的原位電解，縮短了鈦渣的利用流程，實現(xiàn)了鈦資源和鋁資源的充分利用，且不受槽型的限制，對現(xiàn)有工藝改動較小，工序簡單、成本低、能耗低。
【IPC分類】C25C3-36
【公開號】CN104878413
【申請?zhí)枴緾N201510354895
【發(fā)明人】張念炳, 劉衛(wèi), 黎志英, 楊波, 周軍, 姚幀
【申請人】貴州師范大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月25日