[發(fā)明專(zhuān)利]一種高溫熔體中高熔點(diǎn)物相聚集及分離的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011336190.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112593026A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 扈玫瓏;馬通祥;簡(jiǎn)廷芳;呂學(xué)偉;羅翔宇;趙朗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C21B3/06
• 分類(lèi)號(hào): C21B3/06;C21B13/00;C01B32/921;C01B21/076;C01B32/40;C04B7/147
• 代理公司: 重慶企進(jìn)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 50251
• 代理人: 周輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫熔體中高熔點(diǎn)物相聚集及分離的方法，包括如下步驟：將含有待提取高熔點(diǎn)物相的爐渣與碳混合后研磨均勻；將配制的混合物料裝入坩堝中，在通入惰性氣體的情況下加熱并保溫，進(jìn)行碳熱還原；碳熱還原過(guò)程中，向坩堝中加入密度相對(duì)更大的固態(tài)金屬物，使固態(tài)金屬物能夠沉入坩堝的底部；將坩堝進(jìn)行空冷或者放入冷卻液中急冷；將坩堝敲碎并取出沉在坩堝底部的固態(tài)金屬物，采用酸浸或者電化學(xué)方法處理表面附有待提取高熔點(diǎn)物相的固態(tài)金屬物，分離高熔點(diǎn)物相和固態(tài)金屬物，得到純凈的高熔點(diǎn)物相。本發(fā)明具有實(shí)施成本低、工藝流程短、生產(chǎn)耗時(shí)短以及排放污染較小等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金熔體中雜質(zhì)相的去除和冶金熔體中有價(jià)組元的富集提取技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高溫熔體中高熔點(diǎn)物相聚集及分離的方法。

背景技術(shù)

火法冶金工藝直接得到的冶金熔體往往包含有其他雜質(zhì)相或者有價(jià)組元，利用前還需要采用其他相關(guān)的冶金方法實(shí)現(xiàn)冶金熔體中雜質(zhì)相的去除和冶金熔體中有價(jià)組元的富集提取。以含鈦高爐渣的利用為例，含鈦高爐渣主要為CaO-SiO₂-TiO₂-A1₂O₃-MgO的五元渣系，我國(guó)含鈦高爐渣中TiO₂含量高達(dá)20～30％，由于含鈦量高、活性低致使其無(wú)法像普通高爐渣一樣用于水泥行業(yè)，這類(lèi)高鈦型高爐渣至今未得到工業(yè)化利用，資源浪費(fèi)、堆積占地及污染環(huán)境等問(wèn)題嚴(yán)重。上世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)科研工作者及工程技術(shù)人員針對(duì)含鈦高爐渣綜合利用做了大量的研究工作，歸納起來(lái)主要分為爐渣直接利用和渣中提鈦利用兩大類(lèi)。在直接利用方面，含鈦高爐渣主要用來(lái)作光催化降解原料、生產(chǎn)微晶玻璃和鑄石、制備建筑用其它材料等，用量較小且不能利用渣中寶貴的鈦資源。提鈦利用研究主要集中在制備鈦合金、濕法處理、選擇性析出、碳氮化處理等幾個(gè)方面，目前這些方法都未得到工業(yè)化應(yīng)用。

含鈦高爐渣制備鈦合金的工藝流程不完善、能耗高、成本高、鈦回收率低，且得到的合金雜質(zhì)含量高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。濕法處理含鈦高爐渣工藝的主要缺點(diǎn)是：流程復(fù)雜，鈦的浸出率低，需消耗大量硫酸、鹽酸或堿，成本高，對(duì)設(shè)備及管理要求苛刻，并帶來(lái)大量廢液、廢渣或廢氣造成二次污染。選擇性析出技術(shù)所得鈣鈦礦中鈣鈦礦粒度小且TiO₂品位較低，選分難，流程長(zhǎng)，且鈣鈦礦富鈦料直接利用價(jià)值不高，有待進(jìn)一步探索和研究。目前，關(guān)于碳氮化處理含鈦高爐渣的思路是研究熱點(diǎn)，其中高溫碳化-低溫氯化制取TiC1₄技術(shù)是通過(guò)在高溫下碳化處理含鈦高爐渣，使鈦組分轉(zhuǎn)變成TiC，然后在低溫下通入氯氣使鈦轉(zhuǎn)變成TiC1₄，此工藝能用價(jià)格低廉的還原劑碳大規(guī)模處理含鈦高爐渣，鈦回收率較高，但是該工藝能耗高，粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，耐材、管路嚴(yán)重腐蝕，且氯氣消耗量大，所得氯化殘?jiān)鼰o(wú)法利用，會(huì)造成二次污染，有待進(jìn)一步深入研究。碳氮化-選礦提取Ti(C,N)工藝先在高溫下對(duì)含鈦高爐渣進(jìn)行碳(氮)化處理，冷卻破碎細(xì)磨后經(jīng)酸浸、堿浸、磁選、浮選等工藝處理，回收Ti(C,N)精礦，由于渣量大、所得Ti(C,N)粒度小，該工藝存在選分難、耗酸量大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、殘?jiān)鹊葐?wèn)題，有待進(jìn)一步研究。

Ti(C,N)是TiC和TiN的連續(xù)固溶體，其熔點(diǎn)高、強(qiáng)度高、密度小，且具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗氧化性、耐熱性及耐腐蝕性等諸多優(yōu)良性能，有著很高的應(yīng)用價(jià)值。目前合成Ti(C,N)的方法所需原料貴、合成條件苛刻，使得Ti(C,N)生成成本高。碳(氮)化處理含鈦高爐渣的方法能有效的將渣中鈦組分富集于Ti(C,N)相，然而，Ti(C,N)間隙相彌散于高溫熔渣中，無(wú)法用現(xiàn)有的富集分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)Ti(C,N)和渣的分離，目前主要存在Ti(C,N)選分難、工藝復(fù)雜、殘?jiān)鼰o(wú)法直接利用及“三廢”排放量大等問(wèn)題。

因此，需要繼續(xù)探索尋找節(jié)能環(huán)保的富集分離方法來(lái)回收高爐渣中的有價(jià)鈦元素，以實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)廢棄物再資源化綜合利用。此外，除了含鈦高爐渣以外的其他冶金熔體也需要實(shí)現(xiàn)有價(jià)組元的富集提取及雜質(zhì)相的去除，亟需提出了一種高溫熔體中高熔點(diǎn)物相聚集分離的方法。

發(fā)明內(nèi)容