本发明涉及冶金
技术领域：
，具体涉及一种钒钛铝合金的制备方法。
背景技术：
：攀西地区钒钛磁铁矿资源氯化工艺所得粗四氯化钛中具有较高的钒含量高，一般需要通过相关精制工艺除钒。所得除钒尾渣经蒸发浓缩进一步脱除和回收四氯化钛后，制备得到四氯化钛精制尾渣。该精制尾渣为ticl4生产过程中典型固体废弃物，由于该尾渣中含有大量cl元素，在其堆放过程中会逐渐释放出盐酸，严重污染环境，需对其进一步处理。对于以四氯化钛精制尾渣为原料的综合利用方法主要是将其改性处理后作为一种提钒原料，中国专利cn108677035a(申请号：201811010162.8)提供了一种回转窑连续焙烧四氯化钛精制尾渣脱氯脱碳的方法，通过富氧焙烧后获得钒氧化率高、回收率高的脱氯尾渣。中国专利cn103911517a(申请号：201410135826.9)提供了一种利用ticl4精制尾渣生产含钒熟料的方法，通过对该原料水浸处理后与钠盐混合焙烧，得到水溶性含钒熟料可作为优质提钒原料，具有流程短、收率高的特点。中国专利cn110551907a(申请号：201910968734.1)公开了一种利用精制尾渣制备钒钛合金的方法，将铝作为自耗电极对精制尾渣进行电渣重熔制备钒钛合金，实现了钒和钛的综合回收。但是没有以四氯化钛精制尾渣焙烧熟料作为优质含钒、钛原料，采用电铝热还原法制备钒钛铝合金的相关报道。技术实现要素：本发明的目的是为了克服现有技术存在的没有以四氯化钛精制尾渣焙烧熟料作为优质含钒、钛原料，采用电铝热还原法制备钒钛铝合金的相关报道的问题，提供一种钒钛铝合金的制备方法，该方法将四氯化钛精制尾渣焙烧熟料作为优质含钒、钛原料，并与钒氧化物、还原剂和造渣剂按一定比例混合均匀后置于冶炼炉，采用电铝热还原法制备钒钛铝合金，该方法能够提取四氯化钛精制尾渣中的大部分钒和钛，得到的钒钛铝合金产品不仅能够作为传统钢铁行业含钒中间合金，还可以作为钛合金用高值化中间合金。为了实现上述目的，本发明提供了一种钒钛铝合金的制备方法，该方法包括：将四氯化钛精制尾渣焙烧熟料与钒氧化物、还原剂和造渣剂按比例混合均匀后置于冶炼炉中，采用电铝热还原法进行冶炼，冶炼结束后对炉体进行空冷，接着拆炉分离渣、金，得到钒钛铝合金饼和冶炼渣，其中，四氯化钛精制尾渣焙烧熟料的化学组成为：tv≥20重量％，15重量％≤ti≤30重量％，fe≤0.5重量％，al≤1.0重量％，si≤0.5重量％、c≤0.1重量％，cl≤0.1重量％，其他金属杂质≤0.5重量％；四氯化钛精制尾渣焙烧熟料、钒氧化物、还原剂和造渣剂的重量比为100:50-250:100-155:20-25。优选地，所述钒氧化物为五氧化二钒，且五氧化二钒的纯度≥98.5％。优选地，所述还原剂为金属铝粒，且金属铝粒的纯度≥98.5％。优选地，所述造渣剂为活性石灰，且活性石灰的有效成分≥80％。优选地，所述焙烧熟料和所述钒氧化物的重量比为2:1-4。优选地，冶炼反应的具体过程为：石墨电极给电后促发电铝热反应，待物料形成完全熔池后持续通电至反应完全，同时还原产物充分沉降，冶炼结束。优选地，单位合金给电功率为300-600kva/t。更优选地，单位合金给电功率为400-550kva/t。优选地，冶炼结束以冶炼渣中钒含量降低幅度≤0.05重量％/min为标准。优选地，所述冶炼炉为一次性打结直筒炉，炉体内衬材料为纯度≥99.0％的镁砂。本发明所述的方法将四氯化钛精制尾渣焙烧熟料作为优质含钒、钛原料，并控制四氯化钛精制尾渣焙烧熟料中的化学组成，然后将四氯化钛精制尾渣焙烧熟料与钒氧化物、还原剂和造渣剂按比例混合均匀得到冶炼混合料，然后将冶炼混合料置于冶炼炉中，采用电铝热还原法进行冶炼，得到钒钛铝合金饼和冶炼渣。该方法能够提取四氯化钛精制尾渣中大部分钒和钛，钒和钛的冶炼收率高，制备得到的钒钛铝合金产品不仅能够作为传统钢铁行业含钒中间合金，还可作为钛合金用高值化中间合金。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本发明提供的钒钛铝合金的制备方法，包括：将四氯化钛精制尾渣焙烧熟料与钒氧化物、还原剂和造渣剂按比例混合均匀后置于冶炼炉中，采用电铝热还原法进行冶炼，冶炼结束后对炉体进行空冷，接着拆炉分离渣、金，得到钒钛铝合金饼和冶炼渣，其中，四氯化钛精制尾渣焙烧熟料物相主要为有价金属及非金属氧化物或氧化物固溶体，四氯化钛精制尾渣焙烧熟料的化学组成为：tv≥20重量％，15重量％≤ti≤30重量％，fe≤0.5重量％，al≤1.0重量％，si≤0.5重量％、c≤0.1重量％，cl≤0.1重量％，其他金属杂质≤0.5重量％；四氯化钛精制尾渣焙烧熟料、钒氧化物、还原剂和造渣剂的重量比为100:50-250:100-155:20-25。在发明所述的方法中，将四氯化钛精制尾渣焙烧熟料作为优质含钒、钛原料，并控制四氯化钛精制尾渣焙烧熟料中的化学组成，然后将四氯化钛精制尾渣焙烧熟料与钒氧化物、还原剂和造渣剂按比例混合均匀得到冶炼混合料，然后将冶炼混合料置于冶炼炉中，采用电铝热还原法进行冶炼，得到钒钛铝合金饼和冶炼渣。该方法能够提取四氯化钛精制尾渣中大部分钒和钛，钒和钛的冶炼收率高，制备得到的钒钛铝合金产品不仅能够作为传统钢铁行业含钒中间合金，还可作为钛合金用高值化中间合金。在本发明所述的方法中，所述还原剂的添加量为理论添加量的0.9-1.5倍。其中，理论添加量指原料中钒、钛氧化物或钒、钛氧化物固溶体所需理论添加量的总和，其计算方式为：理论配铝量＝0.88×入炉原料钒的总重量+0.75×入炉原料钛的总重量。在本发明所述的方法中，所述造渣剂的添加量为理论产渣量的5-15％。其中，理论产渣量指氧化铝、造渣剂、炉衬侵蚀及未反应钛、钒氧化重量的总和，其计算方式为：理论产渣量＝1.89×(实际配铝量-合金铝含量)÷冶炼渣氧化铝质量百分比。在具体实施方式中，所述钒氧化物可以为五氧化二钒，且五氧化二钒的纯度≥98.5％。在具体实施方式中，所述还原剂可以为活性金属。在优选实施方式中，所述还原剂为金属铝粒，且金属铝粒的纯度≥98.5％。在具体实施方式中，所述造渣剂可以为活性石灰，且活性石灰的有效成分≥80％。在本发明所述的方法中，为了得到质量较好的钒钛铝合金产品，需要合理控制焙烧熟料和钒氧化物的重量比。在具体实施方式中，所述焙烧熟料和所述钒氧化物的重量比为2:1-4，例如可以为2:1、2:1.5、2:2、2:2.5、2:3、2:3.5或2:4。在本发明所述的方法中，冶炼反应的具体过程可以为：石墨电极给电后促发电铝热反应，待物料形成完全熔池后持续通电至反应完全，同时还原产物充分沉降，冶炼结束。在具体实施方式中，单位合金给电功率为300-600kva/t，例如可以为300kva/t、350kva/t、400kva/t、450kva/t、500kva/t、550kva/t或600kva/t。在优选实施方式中，单位合金(单位合金中的合金是指制备得到的钒钛铝合金)给电功率为400-550kva/t。在本发明所述的方法中，冶炼结束以冶炼渣中钒含量不再明显降低为准。在优选实施方式中，冶炼结束以冶炼渣中钒含量降低幅度≤0.05重量％/min为标准。在本发明所述的方法中，所述冶炼炉可以为本领域常规使用的冶炼炉。在优选实施方式中，所述冶炼炉为一次性打结直筒炉，且炉体内衬材料为纯度≥99.0％的镁砂。本发明所述的方法能够提取四氯化钛精制尾渣中的大部分钒和钛，钒和钛的冶炼收率高，制备得到的钒钛铝合金产品不仅能够作为传统钢铁行业含钒中间合金，还可作为钛合金用高值化中间合金。以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。本发明中，钒钛铝合金产品中化学组成的测量方法为：v:gb/t8704.5、ti:gost14250.1-90、al:gb/t8704.8、fe:gb/t8704.9、si:gb/t8704.6、c:gb/t8704.1。冶炼渣中化学组成的测量方法为：采用x射线荧光分析仪(xrf)进行测量；钒冶炼收率的计算公式为：钒冶炼收率＝渣中钒质量分数×渣量÷原料含钒量×100％；钛冶炼收率的计算公式为：钛冶炼收率＝渣中钛含量×理论产渣量÷原料含钛量×100％。实施例1将v、ti、fe、al、si、c、cl质量分数分别为22.4％、28.6％、0.5％、0.4％、0.4％、0.05％和0.05％的精制尾渣焙烧熟料与纯度分别为99.0％、99.5％和98.5％的五氧化二钒、铝粉、石灰按照50:100:77:12的重量比进行配料(配铝系数为1.1)，混合均匀后平铺冶炼炉中，通过石墨电极给电并与冶炼混合料接触促发反应进行电铝热反应，待物料全部熔化且形成良好熔池后，以500kva/t的给电功率持续通电至渣中钒质量分数降低幅度≤0.05％/min，停止通电。待渣金完全冷却后拆炉，分离渣金得合金饼和冶炼渣。通过上述电铝热还原冶炼，获得表观质量优异的合金饼以及冶炼渣，渣中tv、tio2和al2o3质量分数分别为0.8％、7.8％、72.5％，合金产品中v、ti、al、fe、si、c质量分数分别为77.9％、9.9％、11.6％、0.2％、0.2％和0.2％，钒冶炼收率为98.2％，钛冶炼收率为63.2％。实施例2将v、ti、fe、al、si、c、cl质量分数分别为31.0％、20.1％、0.3％、0.2％、0.1％、0.05％和0.05％的精制尾渣焙烧熟料与纯度分别为99.0％、99.5％和98.5％的五氧化二钒、铝粒、石灰按照100:100:100:20的重量比进行配料(配铝系数为1.1)，混合均匀后平铺冶炼炉中，通过石墨电极给电并与冶炼混合料接触促发反应进行电铝热反应，待物料全部熔化且形成良好熔池后，以500kva/t的给电功率持续通电至渣中钒质量分数降低幅度≤0.05％/min，停止通电。待渣金完全冷却后拆炉，分离渣金得合金饼和冶炼渣。通过上述电铝热还原冶炼，获得表观质量优异的合金饼以及冶炼渣，渣中tv、tio2和al2o3质量分数分别为0.6％、5.3％、80.3％，合金产品中v、ti、al、fe、si、c质量分数分别为75.6％、12.2％、11.3％、0.1％、0.1％和0.1％，钒冶炼收率为98.6％，钛冶炼收率为71.2％。实施例3将v、ti、fe、al、si、c、cl质量分数分别为31.0％、20.1％、0.3％、0.1％、0.1％、0.05％和0.05％的精制尾渣焙烧熟料与纯度分别为99.0％、99.5％和98.5％的五氧化二钒、铝粉、石灰按照100:50:100:20的重量比进行配料(配铝系数为1.5)，混合均匀后平铺冶炼炉中，通过石墨电极给电并与冶炼混合料接触促发反应进行电铝热反应，待物料全部熔化且形成良好熔池后，以550kva/t的给电功率持续通电至渣中钒质量分数降低幅度≤0.05％/min，停止通电。待渣金完全冷却后拆炉，分离渣金得合金饼和冶炼渣。通过上述电铝热还原冶炼，获得表观质量优异的合金饼以及冶炼渣，渣中tv、tio2和al2o3质量分数分别为0.3％、3.2％、77.8％，合金产品中v、ti、al、fe、si、c质量分数分别为53.7％、15.5％、30.0％、0.1％、0.1％和0.1％，钒冶炼收率为99.2％，钛冶炼收率为85.3％。表1实施例1-3钒和钛冶炼收率实施例编号钒冶炼收率/％钛冶炼收率/％实施例198.263.2实施例298.671.2实施例399.285.3从表1中可以看出，按照本发明所述的方法制备钒钛铝合金，钒冶炼收率和钛冶炼收率均较高，钒冶炼收率高达98％以上，同时钛冶炼收率达63％以上。对比例1按照实施例3的方法实施，不同的是，配料时不加入五氧化二钒。渣中tv、tio2和al2o3质量分数分别为1.0％、4.7％、72.5％，合金产品中v、ti、al、fe、si、c质量分数分别为35.4％、21.0％、28.0％、0.4％、0.2％和0.2％，钒冶炼收率为94.2％，钛冶炼收率为59.7％。对比例2按照实施例3的方法实施，不同的是，精制尾渣焙烧熟料与五氧化二钒、铝粉、石灰按照100:25:100:20的重量比进行配料。渣中tv、tio2和al2o3质量分数分别为0.8％、3.9％、73.3％，合金产品中v、ti、al、fe、si、c质量分数分别为43.6％、18.8％、30.3％、0.3％、0.1％和0.1％，钒冶炼收率为95.1％，钛冶炼收率为58.3％。对比例3按照实施例3的方法实施，不同的是，给电功率为200kva/t。渣中tv、tio2和al2o3质量分数分别为3.2％、7.8％、65.1％，合金产品中v、ti、al、fe、si、c质量分数分别为46.1％、13.2％、31.5％、0.1％、0.1％和0.1％，钒冶炼收率为88.7％，钛冶炼收率为61.3％。表2实施例3和对比例1-3钒和钛冶炼收率对比通过表2的结果可以看出，与对比例1-3相比，采用本发明所述的方法制备钒钛铝合金，钒和钛冶炼收率明显提高。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。当前第1页12