PDF《攀枝花含钛高炉渣直接制备钛合金》

第20 卷第

9 期 中国有色金属学报

2010 年9月Vol.

20 No.9 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Sep.

2010 文章编号:1004-0609(2010)09-1829-07 攀枝花含钛高炉渣直接制备钛合金 邹星礼,鲁雄刚 (上海大学 上海市现代冶金与材料制备重点实验室,上海 200072) 摘要:采用固体透氧膜(SOM)法研究直接电解攀枝花含钛高炉渣制备钛硅合金.以经过

1 150 ℃预烧

2 h 成型的 攀枝花含钛高炉渣为阴极,以氧化锆管内碳饱和铜液为阳极,将两者置于 CaCl2 熔盐中,在1100 ℃、电解电压 3.5~4.0 V 的条件下高温熔盐电解 2~8 h.采用 SEM、EDX 和XRD 等方法对电解产物进行分析.结果表明:含钛 高炉渣电解还原后的产物为 TixSiy 系合金,含钛高炉渣中钙、镁和铝等金属元素被有效去除. 关键词:钛合金;

含钛高炉渣;

熔盐电解;

固体透氧膜法 中图分类号: TG146.4 文献标志码:A Preparation of titanium alloy by direct reduction of Ti-bearing blast furnace slag ZOU Xing-li, LU Xiong-gang (Shanghai Key Laboratory of Modern Metallurgy and Materials Processing, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: The TixSiy alloy was prepared by solid oxygen-ion membrane(SOM) process from Ti-bearing blast furnace slag. The Ti-bearing blast furnace slag powders sintered at

1 150 ℃ for

2 h were used as the cathode, and the carbon-saturated liquid copper loaded in zirconia tube was used as the anode, which were electrolyzed in a molten CaCl2 at

1 100 ℃ with a potential of 3.5?4.0 V for 2?8 h. The products were analyzed by SEM, EDX and XRD. The results show that Ti-bearing blast furnace slag is electrochemically reduced to TixSiy alloy in molten CaCl2, and the calcium, magnesium and aluminum are completely removed during electrolysis. Key words: titanium alloy;

Ti-bearing blast furnace slag;

molten salt electrolysis;

solid oxygen-ion membrane process 攀枝花含钛高炉渣综合利用一直面临着提钛难、 工艺复杂和流程长等难点,目前该地区已累计含钛型 高炉渣约

6 000 万t, 并以每年约

300 万t的速度递增, 目前主要采取堆放渣场的方式进行处理.堆放的炉渣 对生态环境造成污染,但难以找到合理的有效利用途 径[1?2] . 高炉渣约占攀枝花钛资源总量的 50%, 找到提 取出钛组分的技术成为合理利用钛资源的关键[3] .近 年来,围绕从含钛高炉渣中提取钛组分这一研究新思 路,研究者进行了大量研究和探索,如通过对含钛高 炉渣中钙钛矿的结晶来选择性富集并分离钛组 分[4?5] 、通过高温碳化低温氯化制取四氯化钛[6] 以及利用 酸碱处理化学分离含钛渣中钛组分[7] 等,都取得不错 的效果.特别前两种工艺,具有处理大量含钛渣的生 产能力.但以上所述的工艺都面临工序复杂、流程长 以及副产物处理难等问题. 本文作者提出利用固体透氧膜(SOM)法熔盐电解 含钛高炉渣,直接提取钛及钛合金新思路,即从复合 矿物短流程提取金属及合金,以实现能耗低、工艺简 单、流程短、无污染的钛渣处理新技术,以期为我国 攀枝花地区钛资源的利用开发出一条全新的技术流程.

1 实验 SOM 法高温熔盐电解已经在制备金属如镁、钛、 钽、铬、铌[8?10] 等方面取得成功,电解含钛高炉渣实 基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB613606);

国家自然科学基金资助项目(50774052);

攀枝花市科委资助项目(2008CY-G-6) 收稿日期:2009-06-03 修订日期:2010-04-22 通信作者:鲁雄刚,教授,博士;