[发明专利]电化学法净化再生失活熔盐并回收其中有价金属的方法

说明书

一种电化学法净化再生失活熔盐并回收其中有价金属的方法，属于熔盐电化学领域。该方法通过以石墨作为阳极，难以和Mg进行合金化的金属为阴极，将失活熔盐作为电解质，电化学沉积Mg，然后采用低熔点液态金属作为阴极，改变了电解质中原本的阳离子的还原顺序，再电解除钙，从而实现了逐级电解对失活熔盐提取富集金属离子，其对熔盐净化再生处理，并同时回收其中的有价金属，保证了资源的重复利用，并减少了污染，降低了成本，提高了熔盐的综合利用价值。

技术领域

本发明属于熔盐电化学领域，同时也属于资源回收领域。具体涉及一种电化学法净化再生失活熔盐并回收其中有价金属的方法。

背景技术

我国钒钛磁铁矿资源储量丰富，占世界钒钛磁铁矿的资源储量的33％左右。钒钛磁铁矿是一种优良的铁矿和钒矿资源，并且含有大量的钛。不论是传统的高炉炼铁还是近几年提出的“预还原-电炉冶炼法”，都只能将矿物中的铁和钒还原得到金属回收利用，无法避免大量的钛进入渣相，形成了矿物组成和结构都很复杂的含钛高炉渣。但目前尚无非常有效的技术对含钛高炉渣中的钛及其他有价元素进行回收，只能采取堆存处理。目前，据统计我国的含钛高炉渣堆存量已达7000多万吨，而且还在以每年新增380多万吨的堆积量的速度在增加。大量的含钛高炉渣堆积如山，企业处理成本巨大，不仅对环境造成了污染，还对渣中的钛资源及其它有价金属造成了极大的浪费。所以，综合利用含钛高炉渣无论是经济方面还是环境方面都是都能带来明显的效益，也是社会和企业可持续发展的重要途径。

含钛高炉渣中主要含有TiO₂、CaO、SiO₂和Al₂O₃这四种氧化物以及部分MgO，其矿物组成复杂，多为硅酸盐矿物。目前，对于含钛高炉渣的回收处理主要有两大方向：一是不提取其中的钛元素，而是将其直接作为配料或改性处理后制成某种材料进行利用，这是整体利用含钛高炉渣的一种方法，目前整体利用的方法制成的产品主要有水泥、混凝土、陶瓷砖和矿渣砖等建筑材料。该方法虽然没有对环境造成二次污染，但是产品附加值低，且造成了钛元素的极大浪费和流失，使得含钛高炉渣没有得到有效利用。第二个主要方向是围绕渣中元素钛的提取进行探索，主要包括传统的酸浸法、高温碳化-低温氯化工艺、选择性析出分离技术和合金化提取工艺等几个方面的研究。传统的酸浸法制备钛白粉工艺可以制备出高纯度的钛白粉，但该工艺酸渣比例高，耗酸量大，对设备的抗腐蚀性要求高，生产成本高，且酸法制备钛白粉产生的大量废酸和残渣的处理问题仍未得到有效的解决；张荣禄(CN1005629B)发明的含钛高炉渣的高温碳化-低温氯化工艺对攀钢含钛高炉渣的资源化利用起到了重要的推动作用，但该技术也存在一定的问题：碳化钛氯化过程中放出大量的反应热，热平衡问题是低温氯化过程中亟待解决的问题，其次，氯化得到的残渣尚未开发出有效的利用途径，氯化渣的累积将会造成严重的环境污染。最后，高温碳化温度需在1600～1800℃，过高的碳化温度将带来过高的能耗，生产成本高。隋智通(参考文献：隋智通，郭振中，张力等.含钛高炉渣中钛组分的绿色分离技术[J].材料与冶金学报，2006，5(2):93-97.)等人通过大量实验研究提出了含钛高炉渣中钛的选择性分离技术，该技术最后经过选矿分离后可得到高含量的TiO₂精矿，清洁无污染且炉渣处理成本低，可实现大规模处理。但由于渣中富集相钙钛矿晶粒大小不均匀，造成选矿难度高，而富钛料钙钛矿的后续处理成本依然很高，这两点一直制约着其大规模应用。而合金化提取工艺是根据渣中元素含量特点主要是朝着硅钛合金的制备方向在研究，但由于硅钛合金应用范围窄、用量小，市场规模小，且该工艺能耗大，合金尾渣处理困难，所以难以实现工业化应用。