[發明專利]一種基于鋁灰和石煤灰渣制備釩鋁合金的方法

在審

• 申請號: 201610076042.2
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105648242A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 周麗花;張帆;宋國
• 申請（專利權）人: 常州市鼎日環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: C22C1/00
• 分類號: C22C1/00;C22C27/02;C22B21/00;C22B34/22;C22B7/04;C22C1/03
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技術領域

本發明公開了一種基于鋁灰和石煤灰渣制備釩鋁合金的方法，屬于冶金領域。

背景技術

在鋁型材的鑄造過程中，鋁錠在熔煉爐中熔煉成鋁液時，會產生熔渣，這些熔渣浮在鋁液上方，又稱之為鋁灰，鋁灰在鋁型材生產領域中產量較多，若不合理利用不僅資源浪費，而且污染嚴重。

石煤是一種含碳少、發熱值低的劣質無煙煤，又是一種低品位多金屬共生礦。生成于古老地層中，由菌藻類等生物遺體在淺海、瀉湖、海灣條件下經腐泥化作用和煤化作用轉變而成，外觀像石頭，肉眼不易與石灰巖或碳頁巖相區別，高灰分深變質的可燃有機礦物，可用作燒制水泥、制造化肥，灰渣制碳化磚等。但是如果處理不當，石煤灰渣則會對環境造成嚴重的污染，導致資源浪費。

釩鋁合金作為鈦合金的一種重要添加劑，可用來改善鈦合金性能，使之在強度、韌性、成形性、耐腐蝕、耐高溫等方面更具優勢。目前應用最廣泛的兩種含釩鈦合金為Ti-6Al-4V(含4wt%V)和Ti-8Al-1Mo-1V，這兩種合金約占鈦合金市場的50%，主要用于生產噴氣發動機、高速飛行器骨架和火箭發動機機殼等。

國內普遍的釩鋁合金生產方法主要采用傳統的金屬熱還原法（一步法），主要用石墨板砌筑高溫冶煉爐和爐罩，然后將粉狀五氧化二釩和鋁粉按一定配比用人工混合后裝入反應爐中，隨后點火冶煉，自然冷卻24小時出爐，經人工整理去除氧化膜，破碎包裝。這種方法生產出來的產品雜質含量高，特別是氧、碳和氮含量較高，均勻性差，V元素含量不好掌握，而且在釩鋁合金精煉過程中，受釩鋁合金熔點、磁導率、電阻率等物理因素的影響，釩鋁合金在中頻真空感應電爐中熔化困難，釩鋁合金精煉效果難以達到要求，難以滿足高端鈦合金產品的需要。

如果能夠將生活中廢棄的鋁灰和石煤灰渣有效利用到釩鋁合金制備過程中，實現廢物利用，也是一種非常有意義的事情。

發明內容

本發明主要解決的技術問題：針對目前傳統的金屬熱還原法在制備釩鋁合金過程中，雖可制得釩鋁合金產品，但生產出來的產品中氧、碳和氮含量較高，均勻性差，且V元素含量不好掌握的現狀，提供了一種首先利用鋁灰中豐富的鋁，將其提取制備高純度氧化鋁，隨后從石煤灰渣中制備含有釩的溶液，再將高純度氧化鋁與其進行溶解混合，使鋁和釩充分溶解，最后將其沉淀，并輔以引燃劑，從而得到基于鋁灰和石煤灰渣制備釩鋁合金的方法。該方法操作簡便，工藝更加環保，利用鋁灰和石煤灰為原料，降低了生產成本，實現了廢物利用，且制得的釩鋁合金均勻性好，V元素含量易于掌握，雜質含量低，純度高達98％以上。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

（1）取鋁灰放入100℃的烘箱中烘烤40～50min后，將其取出放入粉碎機中進行粉碎，過200目標準篩，隨后按質量比3:2:3，將所得的顆粒與氯化鈣、100目冰晶石放入混合機中混合均勻，再將混合物放入容器中并向其中加入質量分數為30％氯化鉀溶液浸泡混合物；

（2）將上述容器移至微波微波反應器中20～30min，再把容器取出進行減壓過濾，所得的過濾物放入風干機中風干，隨后風干后的過濾物放入600～700℃的煅燒爐中煅燒30～40min后，隨爐冷卻至室溫，然后將其取出放入粉碎機中進行粉碎，過150目標準篩，按料液比1:2，將過篩后的顆粒與質量分數為75％硫酸溶液在容器中進行混合；

（3）使用攪拌器以200r/min對上述容器中混合物進行攪拌1～2h，隨后向其中加入碳酸氫銨直至無沉淀產生，再進行過濾，收集過濾物放入烘箱中烘干，備用；

（4）取石煤灰渣使用水沖洗3～5次，將其放入烘箱中烘干，隨后放入粉碎機中進行粉碎，過100目篩，把過篩后的顆粒放入球磨機中，再向球磨機中加入過篩后顆粒質量20～23％碳酸鈉、過篩后顆粒質量8～12％氯化鈣及過篩后顆粒質量3～8％氟化鈣，球磨3～5h；

（5）將上述所得的球磨混合物放入800～850℃的煅燒爐中煅燒1～2h，再隨爐冷卻至室溫，然后將其取出放入粉碎機中進行粉碎，過100目篩，把過篩后顆粒放入容器中，按固液比1:2，向容器中加入0.32mol/L的硫酸溶液，在25℃下，以200r/min的速度攪拌20～30min，隨后過濾收集過濾液；

（6）將所得過濾液通過D152陰離子交換樹脂進行吸附，吸附飽和后使用質量分數為35％鹽酸對D152陰離子交換樹脂進行沖洗，直至出來的水為澄清液，然后再使用質量分數為10％氫氧化鈉溶液進行洗脫，最后用去離子水再洗脫2～3遍，收集洗脫液；