一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法，包括以下步骤：(1)将钛合金废料进行粉碎、除杂处理，得钛合金废料粉；(2)将所述钛合金废料粉、氟铝酸钾、氟钛酸钾、镁粉和铝粉进行混合，冷压成钛坯；(3)将所述钛坯压入铝熔体中不断搅拌，浇铸成形，形成铝钛中间合金。本发明专利技术采用工业钛合金废料作为铝合金中的钛源，通过钛合金废料与氟铝酸钾、氟钛酸钾、镁粉、铝粉及高温铝液的复杂熔盐反应交互作用，把钛合金中的钛元素充分分离出来，然后再溶于铝中形成铝钛中间合金，达到充分吸收钛合金废料中的钛元素与有效回收利用的目的，钛合金废料中钛元素的回收率达到70％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法
本专利技术涉及一种金属废料的回收方法，尤其涉及一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法。
技术介绍
钛合金具有强度高、密度低、耐腐蚀、无磁等优点，广泛应用于航空航天、舰船、化工及体育等领域。钛合金生产过程中会产生的大量铁残料，中国专利(200810232605.8、201710029041.7、201610500892.0)等公开了对该残废料的处理方式，主要通过将钛合金残料破碎为屑状、小粒状形态，并与海绵钛混合，再压制成电极块，然后焊接，进行真空白耗电弧炉(VAR)重熔回收或制备成其他牌号钛合金，这些方法虽然能够将钛合金残料进行回收，但是工艺复杂，能耗较大，回收成本较高。而钛是工业铝合金中最常用的晶粒细化添加剂，它能细化铝合金晶粒，提高铸件致密度，减少铸件缩松和裂纹，从而提高铝合金铸件的机械性能。目前铝合金中钛的添加主要采用铝钛中间合金、含钛复合盐的方式加入，这些方法存在成本高，耗电量大等缺点。其中，铝钛中间合金采用纯铝和纯钛做为原料，在真空下熔炼成型，生产成本较高。中国专利(201110073393.5)公开了一种钛元素添加剂的方法，采用高纯钛粉和助熔剂混合加工而成，但利用高纯钛粉作为钛元素添加剂直接加工，成本高。中国专利201210421567.7公开了一种铝钛合金制备方法，但该方法采用的是纯钛和纯铝添加到纯镁中进行熔盐反应形成，但钛的熔点达到1700℃以上，而铝、镁的熔点低于700℃，使得过程复杂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法，包括以下步骤：(1)将钛合金废料进行粉碎、除杂处理，得钛合金废料粉；(2)将所述钛合金废料粉、氟铝酸钾、氟钛酸钾、镁粉和铝粉进行混合，冷压成钛坯；(3)将所述钛坯压入铝熔体中不断搅拌，浇铸成形，形成铝钛中间合金。上述的方法，优选的，所述步骤(2)中，以重量份计，钛合金废料粉的重量份为50-70份，氟铝酸钾的重量份为20-30份，氟钛酸钾的重量份为5-10份，铝粉的重量份为1-5份，镁粉的重量份为1-5份。本专利技术添加的这些原料能在铝熔体中发生熔盐反应，从而使钛合金中的钛元素溶解在铝液中。上述的方法，优选的，所述步骤(3)中，先将铝加热至750-800℃进行熔化，然后将所述钛坯压入铝熔体中，搅拌30min以上，浇铸成形，形成铝钛中间合金。上述的方法，优选的，所述粉碎是指将钛合金废料粉碎成50-100目的钛合金废料粉。申请人通过研究发现，钛合金粉末粒度小于50目，会导致钛回收不充分，而超过100目的细粉，会导致钛合金粉在高温熔化过程中氧化成氧化钛，很难再回收合金中的钛元素。上述的方法，优选的，所述除杂处理包括磁选除铁和浸泡除氯。上述的方法，优选的，所述浸泡除氯是指在酸性溶液或碱性溶液中浸泡，除氯后对物料进行脱水、真空烘干操作。上述的方法，优选的，所述的钛合金废料包括工业加工过程中形成的钛边角料和钛切削料中的一种或多种。本专利技术采用工业钛合金废料作为铝熔体中的钛源，充分回收利用钛合金废料中的钛元素，从而大幅度降低了钛源的成本，且所制备的铝-钛中间合金可作为铝合金的晶粒细化剂，可用于其他铝合金晶粒细化时的细化添加剂。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术采用工业钛合金废料作为铝合金中的钛源，通过钛合金废料与氟铝酸钾、氟钛酸钾、镁粉、铝粉及高温铝液的复杂熔盐反应交互作用，把钛合金中的钛元素充分分离出来，然后再溶于铝中形成铝钛中间合金，达到充分吸收钛合金废料中的钛元素与有效回收利用的目的，钛合金废料中钛元素的回收率达到70％以上。而钛合金废料中除钛元素外的其他元素则以复杂熔盐化合物的形式在铝液中经过除气精炼形成夹杂物，然后与铝液分离。(2)本专利技术先将钛合金废料粉、氟铝酸钾、氟钛酸钾、镁粉和铝粉冷压成钛坯，再压入铝熔体中制成铝钛中间合金，相比于传统的将各组分进行熔融的方式，可以解决各原料在熔融过程中的损失，同时还能保证各组分之间的混合均匀性。(3)本专利技术的生产工艺简单，安全可靠性高，形成可实际工业应用的铝钛中间合金，为工业铝合金中钛元素添加提供一种新的、廉价途径和方法。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。下述实施例中钛元素的回收率＝(熔体质量×钛元素质量分数)/(加入钛元素质量)×100％，其中，钛元素质量分数是指浇铸成型的铝钛中间合金中的钛元素的质量分数，加入钛元素质量是指加入熔体中钛坯中含钛元素的质量。实施例1：一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法，包括以下步骤：(1)把化学成份为Ti-6Al-4V钛合金边角料废料通过破碎、粉碎、筛分制成50目的钛合金废料粉；(2)把钛合金废料粉进行磁选除铁，然后置于3％盐酸的溶液中进行浸泡，以除去氯杂质，脱水，真空烘干处理；(3)将50重量份的步骤(2)处理后的钛合金废料粉与30重量份氟铝酸钾、10重量份氟钛酸钾、5重量份镁粉、5重量份铝粉进行混合均匀，冷压成钛坯；(4)将纯铝在800℃熔化，然后将钛坯压入铝熔体中，搅拌30min，然后浇铸成形，得铝钛中间合金。经过化学成份分析及计算，钛合金废料中钛元素的回收率为70％，铝钛中间合金中的钛元素的质量分数为0.4％，这种含钛元素的铝钛中间合金可作为工业铝合金生产中的晶粒细化剂。实施例2：一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法，包括以下步骤：(1)把化学成份为Ti-5.5Al-4.5V-0.3Fe钛合金切削废料通过破碎、粉碎、筛分制成100目的钛合金废料粉；(2)将钛合金废料粉进行磁选除铁，然后置于4％硝酸溶液中进行浸泡，以除去氯杂质，脱水，真空烘干处理；(3)将70重量份钛合金废料粉与22重量份氟铝酸钾、5重量份氟钛酸钾、2.5重量份镁粉、2.5重量份铝粉混合，冷压成钛坯；(4)将纯铝在750℃熔化，然后将钛坯压入熔体中，搅拌40min，然后浇铸成形，得铝钛中间合金。经过化学成份分析及计算，钛合金废料中钛元素的回收率为80％，铝钛中间合金中的钛元素的质量分数为0.5％。实施例3：一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法，包括以下步骤：(1)将化学成份为Ti-5Al-3Sn-1Zr-0.5Mo钛合金切削废料通过破碎、粉碎、筛分制成80目的钛合金废料粉；(2)将钛合金废料粉进行磁选除铁，然后置于3％乙酸溶液中进行浸泡，以除去氯杂质，脱水，真空烘干处理；(3)将65重量份钛合金废料粉与20重量份氟铝酸钾、7.5重量份氟钛酸钾、3重量份镁粉、4.5重量份铝粉进行混合，冷压成钛坯；(4)将纯铝在780℃熔化，然后将钛坯压入铝熔体中，搅拌60min，然后浇铸成形，得铝钛中间合金。经过化学成份分析及计算，钛合金废料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钛合金废料进行粉碎、除杂处理，得钛合金废料粉；(2)将所述钛合金废料粉、氟铝酸钾、氟钛酸钾、镁粉和铝粉进行混合，冷压成钛坯；(3)将所述钛坯压入铝熔体中不断搅拌，浇铸成形，形成铝钛中间合金。

【技术特征摘要】
1.一种利用铝液回收钛合金废料中钛元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钛合金废料进行粉碎、除杂处理，得钛合金废料粉；(2)将所述钛合金废料粉、氟铝酸钾、氟钛酸钾、镁粉和铝粉进行混合，冷压成钛坯；(3)将所述钛坯压入铝熔体中不断搅拌，浇铸成形，形成铝钛中间合金。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，以重量份计，钛合金废料粉的重量份为50-70份，氟铝酸钾的重量份为20-30份，氟钛酸钾的重量份为5-10份，铝粉的重量份为1-5份，镁粉的重量份为1-5份。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋旼，肖代红，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43