一种金属钛与金属铝的分离方法

本发明属于金属材料制备，尤其涉及一种金属钛与金属铝的分离方法。

背景技术：

1、钛作为一种战略资源，具有优良的物理、化学性能。钛的主要特点是密度小、延展性好、耐腐蚀、机械强度大、容易加工。目前钛铝合金已被广泛应用于航空航天领域，另外在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。钛铝合金大量使用同时无疑会产生大量钛铝合金废料。目前针对钛合金的分离主要采用的技术为电解法和重熔法。但如果钛合金中存在铝、钒等元素，则较难分离，因此，电解法并不适用于分离钛铝合金，且该方法存在着金属和熔盐分离困难且电流利用率低的问题，成本较高并对环境有污染，很难应用于大规模的工业生产。重熔法则是将钛合金加热到较高的温度，但重熔只能去除钛废料中的挥发性杂质。高熔点和非挥发性金属无法分离。此外，重熔后的产品表现出高氧含量，因为钛很容易与氧气结合。因此该方法也不适用于分离钛铝合金。可见，传统的多种钛铝分离工艺都面临着，分离困难、设备投资成本高、环境污染、效率低等情况。因此，我们亟需一种金属钛与金属铝的分离方法来解决。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种金属钛与金属铝的分离方法，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种金属钛与金属铝的分离方法，包括：

4、s1、将钛铝合金废料粉碎后并压制成型，形成钛铝合金预制件备用，将所述钛铝合金预制件放入熔炼模具内，所述熔炼模具具有相互连通设置的上料腔和下料腔，所述钛铝合金预制件放入所述熔炼模具的所述上料腔内；

5、s2、在所述钛铝合金预制件上铺设锌粒；

6、s3、在所述上料腔内对所述钛铝合金预制件和锌粒熔炼，锌粒受热成液态金属锌，通过对所述钛铝合金预制件和所述液态金属锌上施加压力并维持，使所述液态金属锌挤压进入至钛铝合金预制件发生反应，并随着持续施压使得到液态铝锌化合物和部分过量的金属锌流入至所述下料腔内；

7、s4、重复步骤s1-s3多次，直至所述钛铝合金预制件中铝元素完全溶出，在所述上料腔内得到第一产物钛锌合金和过量的金属锌，在所述下料腔内得到第二产物铝锌化合物和过量的金属锌；

8、s5、将所述第一产物和所述第二产物分别采用高温蒸馏法将金属锌蒸出。

9、优选的，所述步骤s1中，所述钛铝合金废料粉碎后在10-20mpa的压力下压制成型。

10、优选的，所述钛铝合金预制件的厚度为10-25mm。

11、优选的，所述步骤s2中，铺设锌粒的质量为所述钛铝合金预制件中铝元素质量的2-3.5倍。

12、优选的，所述步骤s3中，所述钛铝合金预制件和锌粒熔炼反应的反应温度为500-800℃。

13、优选的，所述步骤s3中，在所述上料腔内对所述钛铝合金预制件和锌粒施压的压力值为5-10mpa，施压持续时间为1-3h。

14、优选的，增加所述上料腔内对所述钛铝合金预制件和锌粒施压的压力值至15-20mpa以便于形成的液态铝锌化合物完全由所述上料腔排入至所述下料腔内。

15、优选的，所述步骤s5中，所述高温蒸馏法包括氩气常压蒸锌和真空蒸锌；

16、将所述第一产物和所述第二产物分别放置于氩气常压环境下进行蒸锌操作，使大部分金属锌蒸出；

17、经过氩气常压蒸锌后的所述第一产物和经过氩气常压蒸锌后的所述第二产物再分别进行真空蒸锌，进一步使金属锌蒸出；

18、经过蒸锌处理后的所述第一产物得到高纯度金属钛，经过蒸锌处理后的所述第二产物得到高纯度金属铝。

19、优选的，所述氩气常压蒸锌过程中，温度为900-1000℃，氩气流量为1.2-1.8l/min，时间为1-5h。

20、优选的，所述真空蒸锌过程中，真空度为-0.1mpa，温度为900-1000℃，时间为1-3h。

21、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

22、本发明通过锌熔法的方法，同时制备出高纯度钛与高纯度铝。相比于传统的熔盐电解法与重熔法等传统方法相比，本方法具有工艺流程简单，成本能耗低，效率高，易获得高纯度金属钛与高纯度金属铝，产品的附加值高。

技术特征：

1.一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述钛铝合金废料粉碎后在10-20 mpa的压力下压制成型。

3.根据权利要求1所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述钛铝合金预制件（26）的厚度为10-25mm。

4.根据权利要求1所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述步骤s2中，铺设锌粒的质量为所述钛铝合金预制件（26）中铝元素质量的2-3.5倍。

5.根据权利要求1所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述钛铝合金预制件（26）和锌粒熔炼反应的反应温度为500-800 ℃。

6.根据权利要求1所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述步骤s3中，在所述上料腔内对所述钛铝合金预制件（26）和锌粒施压的压力值为5-10 mpa，施压持续时间为1-3 h。

7.根据权利要求6所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：增加所述上料腔内对所述钛铝合金预制件（26）和锌粒施压的压力值至15-20 mpa以便于形成的液态铝锌化合物完全由所述上料腔排入至所述下料腔内。

8.根据权利要求1所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述步骤s5中，所述高温蒸馏法包括氩气常压蒸锌和真空蒸锌；

9.根据权利要求8所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述氩气常压蒸锌过程中，温度为900-1000℃，氩气流量为1.2-1.8l/min，时间为1-5h。

10.根据权利要求8所述的一种金属钛与金属铝的分离方法，其特征在于：所述真空蒸锌过程中，真空度为-0.1mpa，温度为900-1000℃，时间为1-3h。

技术总结
本发明属于金属材料制备技术领域，尤其涉及一种金属钛与金属铝的分离方法，包括：将钛铝合金废料粉碎后并压制成型，将钛铝合金预制件放入熔炼模具内；在钛铝合金预制件上铺设锌粒；在上料腔内对钛铝合金预制件和锌粒熔炼，锌粒受热成液态金属锌，通过对钛铝合金预制件和液态金属锌上施加压力并维持，使液态金属锌挤压进入至钛铝合金预制件发生反应，并随着持续施压使得到液态铝锌化合物与部分过量的金属锌流入至下料腔内；重复上述步骤多次，直至钛铝合金预制件中铝元素完全溶出，在上料腔内得到第一产物钛锌合金和过量的金属锌，在下料腔内得到第二产物铝锌化合物和过量的金属锌；将第一产物和第二产物分别采用高温蒸馏法将金属锌蒸出。

技术研发人员：谭敏,王藤宇,李涛,庞敏,谷少鹏,上官端艳,何辉,何文
受保护的技术使用者：华北理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13