[發明專利]利用含Fe廢鋁合金和廢SCR催化劑制備TiAl3

有效

• 申請號: 202110156522.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112981103B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 雷云;張亞坤;馬文會;楊東方;楊清源
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22C21/00;C22C1/02
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種利用含Fe廢鋁合金和廢SCR催化劑制備TiAl₃合金和低Fe鋁合金的方法，屬于固廢資源化利用技術領域。本發明將廢SCR催化劑、含Fe廢鋁合金和造渣劑混合均勻，再置于惰性氣氛、溫度不低于1873K條件下還原熔煉，經渣金分離后得到Ti?Al合金和廢渣，將Ti?Al合金在惰性氣氛或真空條件下加熱至熔融狀態得到Ti?Al合金熔體，Ti?Al合金熔體經定向凝固相分離和提純得到鈦鋁合金鑄錠，將鈦鋁合金鑄錠沿TiAl₃合金、Fe?Mn雜質富集相、低Fe鋁合金和雜質富集相的分界線切割得到TiAl₃合金和低Fe鋁合金。本發明可實現同時回收廢SCR催化劑和含Fe廢鋁合金，并將其制備成TiAl₃合金和低Fe鋁合金。

技術領域

本發明涉及利用含Fe廢鋁合金和廢SCR催化劑制備TiAl₃合金和低Fe鋁合金的方法，屬于固廢資源化利用技術領域。

背景技術

TiAl₃合金作為輕質高溫結構材料，具有密度低，良好的高溫抗蠕變性能、優異的耐高溫性能和較好的彈性模量等特點，是一種具有巨大應用潛力的航空航天和耐腐蝕高溫抗氧化膜材料。

隨著氮氧化物減排工作的迅速發展，選擇性催化還原(SCR)反硝化工藝已被廣泛用作控制NO_x排放的最有效方法。最常見的SCR催化劑是V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑，它具有很高的活性和抗SO₂的作用。然而，由于活性成分易揮發、高溫燒結以及硫酸鹽和堿土金屬的中毒，SCR催化劑會失活，失活的催化劑最終將變成廢SCR催化劑。由于廢SCR催化劑是一種回收有價金屬Ti、W和V的潛在二次資源，因此，迫切需要從廢SCR催化劑中綠色有效地回收Ti。現有技術中主要通過硫酸酸洗、NaOH熔鹽焙燒等從廢SCR催化劑中回收有價金屬，然而，由于從廢SCR催化劑中回收有價值的金屬的技術還不成熟并且存在一些環境問題，迄今為止，廢SCR催化劑在工業上尚未得到有效的處理。

鋁合金不僅具有密度小、強度高、耐腐蝕等一系列優良性能，而且具有相當高的可回收性,它是最具有回收和再生利用價值的金屬，所以鋁合金廣泛應用于建筑、運輸、國防、半導體、電子存儲、包裝等行業和日常生活領域；但是，由于鋁循環周期的增加，導致積累的雜質元素的濃度變得非常大，這些積累的雜質給廢舊鋁合金的二次回收利用提供了嚴重的阻礙，其中Fe雜質的影響最為嚴重。Fe能在鋁合金特別是Al-Si合金中形成針狀的、硬且脆的β-Al₅FeSi相，β-Al₅FeSi相會割裂鋁基體，嚴重損害材料的塑性、耐蝕性和抗疲勞性等性能。目前，如何去除含Fe廢鋁合金中的Fe雜質是廢鋁合金資源化利用面臨的主要挑戰。

發明內容

本發明針對現有技術中含Fe廢鋁合金和廢SCR催化劑資源化的問題，提供了一種利用含Fe廢鋁合金和廢SCR催化劑制備TiAl₃合金和低Fe鋁合金的方法，本發明采用含Fe廢鋁合金和廢SCR催化劑進行還原熔煉，再對還原制備的Ti-Al合金進行定向凝固相分離和提純，制備出了TiAl₃合金和低Fe鋁合金。

利用含Fe廢鋁合金和廢SCR催化劑制備TiAl₃合金和低Fe鋁合金的方法，具體步驟如下：

(1)將廢SCR催化劑、含Fe廢鋁合金和造渣劑混合均勻，再置于惰性氣氛、溫度不低于1873K條件下還原熔煉，經渣金分離后得到Ti-Al合金和廢渣；

(2)將步驟(1)Ti-Al合金置于定向凝固爐中，在惰性氣氛或真空條件下加熱至熔融狀態得到Ti-Al合金熔體，Ti-Al合金熔體經定向凝固相分離和提純得到鈦鋁合金鑄錠，其中鈦鋁合金鑄錠依次包括TiAl₃合金、Fe-Mn雜質富集相、低Fe鋁合金和雜質富集相；