一种用含钛电炉渣直接电解生产低钛铝合金的方法

摘要

本发明公开了一种用含钛电炉渣直接电解生产低钛铝合金的方法，它是将含钛炉渣作为原料直接加入小型试验电解槽中，其添加量小于电解质重量的2%，电解质采用现行铝电解用电解质，电解质分子比2.3‑2.45，电解温度950℃‑960℃，极距38‑42cm，铝液水平18‑22cm，电解电流密度0.78‑0.8A/cm2，电解时间为17~19小时。于现有技术相比，本发明实现了钛元素的原位电解，缩短了钛渣的利用流程，实现了钛资源和铝资源的充分利用，且不受槽型的限制，对现有工艺改动较小，工序简单、成本低、能耗低。

权利要求

1.一种用含钛电炉渣直接电解生产低钛铝合金的方法，其特征在于：将含钛电炉渣作为原料直接加入铝电解槽中，其添加量小于电解质重量的2%，电解质采用现行铝电解生产用电解质，分子比2.3-2.45，电解温度950℃-960℃，极距38-42cm，铝液水平高度18-22cm，电解电流密度0.78-0.8A/cm2，电解时间为17~19小时;采用的含钛电炉渣成分中， Al2O3≥

15%， TiO2≥45％，MgO≥10％，CaO≥4％。

说明书

一种用含钛电炉渣直接电解生产低钛铝合金的方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金炉渣综合利用和铝电解技术领域，具体涉及一种用含钛电炉渣直接电解生产低钛铝合金的方法。

背景技术

[0002] 钛是一种战略资源，未来实现包含“航天战略”和“海洋战略”等一系列“强国工程”都需要我国钛材料产业强有力的支持。我国蕴藏着极为丰富的钒钛磁铁矿资源，其中90％左右的钛元素以钒钛磁铁矿的形式存在于中国西南部攀枝花-西昌地区。由于钒钛磁铁矿为多金属共生矿，在现有技术中，钛资源的利用率只有约12％。目前，中国主要使用两种方法处理钒钛磁铁矿：一种是高炉流程，高炉流程主要提取了钒钛磁铁矿中的铁和钒，而钛元素则进入高炉渣形成中国特有的含钛高炉渣；另一种处理钒钛磁铁矿的方法为直接还原流程，主要产物是直接还原铁和高钛电炉渣。由于这两种含钛炉渣中的化学成分都比较复杂，钛元素广泛分布于各含钛物相中，导致了利用常规选矿方法从含钛炉渣中提取钛元素比较困难，目前，中国已累积大量的含钛炉渣，且仍以每年300多万吨的速度递增。长期堆放、存量巨大的含钛炉渣不仅带来了严重的环境问题，并且占用了大量宝贵的土地资源，更重要的是造成了钛资源的巨大浪费。如果能有效利用含钛炉渣中的二氧化钛替代日益减少的金红石钛资源，将为我国钛工业的发展开辟新的原料来源。

[0003] 现有技术中铝钛合金的生产在工业上一般采用熔配法，即将金属铝和金属钛熔化后按比例对掺在一起，熔铸成铝钛合金，该方法能耗大，成本高，钛实收率低，只有85%左右；另一种是将钛白粉添加到电解槽中直接电解制备低钛铝合金，钛白粉的主要成分为二氧化钛，其生产成本较高，造成低钛铝合金的生产成本也较高。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是：

[0005] 提供一种用含钛电炉渣直接电解生产低钛铝合金的方法，以解决现有技术中金红石钛资源日益减少且铝合金的工业生产能耗大、成本高等技术问题。

[0006] 本发明所采用的技术方案是：

[0007] 将含钛炉渣作为原料直接加入小型试验电解槽中，其添加量小于电解质重量的2%，电解质采用现行铝电解生产用电解质，电解质分子比2.3-2.45，电解温度950℃-960℃，极距38-42cm，铝液水平18-22cm，电解电流密度0.78-0.8A/cm2，电解时间为17 19小时。采~
用的含钛电炉渣成分中，Al2O3≥15%， TiO2≥45％，MgO≥10％，CaO≥4％。

[0008] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：

[0009] 1、本发明在铝电解槽中直接加入含钛炉渣，将含钛炉渣中的TiO2作为钛元素来源，将含钛炉渣中的Al2O3作为铝元素来源，实现了钛元素的原位电解，缩短了钛渣的利用流程，实现了钛资源和铝资源的充分利用。

[0010] 2、采用本发明电解生产低钛铝合金，不受槽型的限制，对现有工艺改动较小，与现有工艺兼容性较好，且工序简单、成本低、能耗低。

[0011] 3、将含钛炉渣中的MgO和CaO作为电解质体系的补尝，充分利用钙和镁元素资源，可降低铝合金电解生产成本。

附图说明

[0012] 图1 是本发明的工艺流程简图。

[0013] 图2为本发明的电解槽示意简图。

具体实施方式

[0014] 实施例1：

[0015] 本发明在小型熔盐电解试验槽中进行。该电解试验槽由刚玉坩埚（3）、石墨坩埚（4）构成槽体，刚玉坩埚（3）在槽底部有开口，使石墨坩埚（4）与阴极铝（5）可以直接接触，在槽的上部，石墨导杆（1）连接炭阳极（2）构成阳极部分，在槽内加入现行铝电解生产用电解质（6），阴极导杆（7）连接于石墨坩埚（4）上。

[0016] 将含钛电炉渣直接加入小型熔盐电解试验槽，其成分为：TiO2：50.62％，Al2O3：19.01％，MgO：12.35％，CaO：4.52％，SiO2：8.3％，V2O5：0.21％，TFe：1.52％，其它：3.47%。电解工艺技术条件如下：电解温度950℃-960℃，极距38-42cm，铝液水平18-22cm，电解质分子比2.3-2.45，电解电流密度0.78-0.8A/cm2，电解时间为18h，电解质质量为720g。向小型电解试验槽槽中添加3.6g高钛电炉渣，在直流电的作用下，阴极开始析出金属铝和金属钛，最终形成钛含量为0.42% 的低钛含量的铝合金。

[0017] 实施例2：

[0018] 将含钛电炉渣直接加入小型熔盐电解试验槽，其成分为：TiO2：50.62％，Al2O3：19.01％，MgO：12.35％，CaO：4.52％，SiO2：8.3％，V2O5：0.21％，TFe：1.52％，其它：3.47%。电解工艺技术条件如下：电解温度950℃-960℃，极距38-42cm，铝液水平18-22cm，电解质分子比2.3-2.45，电解电流密度0.78-0.8A/cm2，电解时间为18h，电解质质量为720g，向小型电解试验槽中添加7.2g高钛电炉渣，在直流电的作用下，阴极开始析出金属铝和金属钛，最终形成钛含量为0.93% 的低钛含量的铝合金。

[0019] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。