废钛表面除油装置和废钛表面杂质清除方法与流程

本发明涉及废钛处理技术领域，尤其涉及一种废钛表面除油装置和废钛表面杂质清除方法。

背景技术：

在常用金属中，钛是地壳中含量最丰富的元素之一，在结构金属中丰度占第四位，仅次于铝、铁、镁。钛是一种性能优越的稀有金属材料，除了优越的强度/重量比，适合作为航天零组件以外，目前已经开发了许多非航天的用途，在石油、能源、交通、化工、生医等民用领域也得到了一定应用，并且其应用领域还在不断扩展。由于钛在高温条件下化学性质十分活泼，易与氧、氮、碳、氢等元素发生反应，对提取纯钛造成极大影响，所以在钛冶金史上生产海绵钛的工艺一直比较复杂，生产成本高，限制了钛的广泛应用。此外，由于钛及钛合金独特的加工工艺特点，加工材的成品率都比较低，一般在50％左右。生产过程会产生大量的边角料和报废的钛产品，如何利用这些残废金属，便成为钛加工业一项重要的研究课题。21世纪开始，我国日益重视对资源的循环利用。对于钛工业，加强废料的回收和加工利用、提高废旧料的利用率就显得尤为重要。

废钛再生利用的途径之一就是作为电解精炼的原料，熔盐电解精炼法是以粗钛作阳极，在一定析出电位下使原料钛溶入电解液中，并在阴极析出钛。电解过程中原料钛(阳极)中的不纯物，其溶出电位比钛高的杂质不溶出而留在阳极中，溶出电位比钛低的杂质溶出后留在电解液中，这样在阴极析出的就为纯钛，从而达到了提纯的目的。采用熔盐电解法精炼钛不仅可以除去部分气体杂质，如氧、氮等，也可以有效地去除与钛析出电位相差较大的金属杂质，并且生产可连续进行，生产率高，消耗的能量小，生产成本低。

废钛特别是废钛屑在加工过程中不可避免地被油和空气污染，杂质含量增高，如果直接作为电解精炼的原料，废钛将会带入大量氧、氮、碳等元素，严重影响到电解高纯钛的产品纯度。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明的目的之一：提供一种废钛表面除油装置，该除油装置可有效除去废钛中的油渍，操作方便。

本发明的目的之二：提供一种废钛表面杂质清除方法，该方法除油除氧效果好，成本低。

为了达到上述目的之一，本发明通过以下技术方案实现：

一种废钛表面除油装置，所述除油装置包括电机及传动装置1、槽体5、容器6和螺旋桨8；

所述容器6位于所述槽体5内；所述容器6的侧壁开有通孔7，底端与所述螺旋桨8固定连接；所述电机及传动装置1的传动轴穿过所述槽体5的第一上盖2与所述容器6的第二上盖4固定连接；

所述槽体5的上端设置有排水管3，底端设置有出口阀门11；位于所述出口阀门11之上，所述槽体5的侧壁连接有碱液输送管9；位于所述出口阀门11和碱液输送管9之间，所述槽体5的侧壁连接有水蒸气输送管10。

进一步的，所述传动轴与所述第一上盖2采用油封连接。

进一步的，所述通孔7的直径为0.5～1.5cm。

进一步的，所述第一上盖2、第二上盖4、槽体5、容器6、螺旋桨8、碱液输送管9、水蒸气输送管10和出口阀门11的材料均为蒙乃尔400合金。

为了达到上述目的之二，本发明通过以下技术方案实现：

一种废钛表面杂质清除方法，所述清除方法包括如下步骤：

步骤一、采用上述所述的除油装置对废钛表面进行除油处理；

步骤二、将除油处理后的废钛进行清洗后浸泡于含氟酸液中2～5分钟，再进行清洗和烘干处理；

步骤三、对烘干处理后的废钛进行抛丸处理，去除废钛表面氧化层，从而得到除油去屑的废钛。

进一步的，步骤一的具体过程为：

步骤11、将碱溶液通过所述碱液输送管9输入到所述槽体5中后，将所述容器6中的废钛完全浸泡于所述碱溶液中；

步骤12、将水蒸气通过水蒸气输送管10输送到所述槽体5中，使得所述碱溶液的温度维持在50～90℃；

步骤13、启动电机及传动装置1，通过所述传动轴带动所述容器6和螺旋桨8按60～150转/分钟转动30～40分钟，从而得到除油后的废钛。

进一步的，步骤11中，碱溶液的输入量为所述容器6的体积的2/3；废钛与碱溶液的体积比为1：5～1：4。

进一步的，所述碱溶液包括5～20g/L的NaOH和20～40g/L的Na₂CO₃。

进一步的，步骤二中，废钛与含氟酸溶液的体积为1：10～1：8；所述含氟酸液为氢氟酸或可溶性氟化盐与强无机酸的混合溶液。

进一步的，所述氢氟酸的浓度为3～4wt％；所述混合溶液中，可溶性氟化盐的浓度为5～7wt％，强无机酸的浓度为5～7wt％。

本发明有益效果如下：

1、本发明可有效除去废钛中的油渍及废钛表面氧化膜，大大降低了由废钛带入的氧、氮、碳等杂质元素，提高电解高纯钛品质。

2、本发明除油除氧效果好，成本低，操作方便。

3、采用本发明处理后的废钛，可直接作为钛精炼的理想原料，用于生产纯度为99.9～99.999％的高纯钛。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的废钛表面除油装置结构示意图；

图2为本发明的废钛表面杂质清除方法流程示意图；

图中：1-电机及传动装；2-第一上盖；3-排水管；4-第二上盖；5-槽体；6-容器；7-通孔；8-螺旋桨；9-碱液输送管；10-水蒸气输送管；11-出口阀门。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本实施例给出了一种废钛表面除油装置，其结构参考图1，该除油装置包括电机及传动装置1、槽体5、容器6和螺旋桨8。

本实施例的槽体5用于容纳碱溶液，通过螺栓与槽体5固定连接的第一上盖2用于密封槽体5。槽体5的上端设置有排水管3，底端设置有出口阀门11。位于出口阀门11之上，槽体5的侧壁上对称连接有若干个碱液输送管9和水蒸气输送管10。水蒸气输送管10位于出口阀门11和碱液输送管9之间。

本实施例的容器6位于槽体5内，用于放置废钛。容器6通过螺栓固定连接有第二上盖4。该第二上盖4与电机及传动装置1的传动轴固定连接，这样，在电机及传动装置1开启后可带动第二上盖4和容器6旋转。容器6的侧壁上均匀分布有若干个通孔7，便于碱溶液进入容器6中，从而对容器6内的废钛进行碱蚀处理。通孔7的直径一般为0.5～1.5cm，优选为1cm，从而避免通孔过大废钛屑从容器6中泄漏，过小碱液与废钛接触不充分，且不利于碱液与废钛物质的传输。为了促进碱溶液流动，促进碱液与废钛之间对流交换，加快碱溶液与油脂反应速度，本实施例的容器6的底部安装有螺旋桨8。

本实施例的电机及传动装置1与第一上盖2之间采用油封连接，这样可以起到密封作用，有效防止灰尘进入和碱液飞溅。电机及传动装置1可固定在固定支架(图中未显示)上。

本实施例的第一上盖2、第二上盖4、槽体5、容器6、螺旋桨8、碱液输送管9、水蒸气输送管10和出口阀门11的材料均为耐碱腐蚀材料，优选为蒙乃尔400合金。

另一实施例给出了一种废钛表面杂质清除方法，如图2所示，该清除方法包括如下步骤：

步骤一、采用上述实施例的除油装置对废钛表面进行除油处理。

本步骤的具体过程为：

步骤11、将碱溶液通过碱液输送管9输入到槽体5中后，将容器6中的废钛完全浸泡于碱溶液中。

本实施例的碱溶液的输入量以容器6的体积的2/3为宜，废钛与碱溶液的体积比为1：5～1：4。本实施例的碱溶液优选为5～20g/L的NaOH和20～40g/L的Na₂CO₃的混合碱溶液，进一步优选为8～15g/L的NaOH和25～35g/L的Na₂CO₃的混合碱溶液，进一步优选为10g/L的NaOH和30g/LNa₂CO₃的混合碱溶液。

步骤12、将(高温)水蒸气通过水蒸气输送管10输送到槽体5中，使得碱溶液的温度维持在50～90℃。

本步骤可通过控制蒸汽气流大小，对碱溶液的温度进行调整。本实施例的碱溶液的温度优选为70～80℃。

步骤13、启动电机及传动装置1，通过传动轴带动容器6和螺旋桨8按60～150转/分钟转动30～40分钟，从而得到除油后的废钛。

本实施例中的容器6的转速优选为80～120转/分钟，转动时间(或碱蚀时间)优选为32～37分钟。

本实施例中的碱溶液可重复使用的次数不超过10次。

步骤二、将除油处理后的废钛进行清洗后浸泡于含氟酸液中2～5分钟，再进行清洗和烘干处理。

本实施例中，废钛与含氟酸溶液的体积比为1：10～1：8。含氟酸溶液或为氢氟酸，浓度为3％～4wt％；或为可溶性氟化盐(如氟化钠和氟化钾)与强无机酸(如盐酸和硫酸)的混合溶液，可溶性氟化盐的浓度为5～7wt％，强无机酸的浓度为5～7wt％。

本实施例是在200℃真空烘箱中进行烘干处理。

步骤三、采用抛丸机对烘干处理后的废钛进行抛丸处理，去除废钛表面氧化层，从而得到除油去屑的废钛。

本实施例的清洗均采用清水清洗，成本低。采用抛丸除去废钛表层松散的腐蚀碎屑，并抛丸处理后的废钛置于氩气气氛容器封存。

本实施例可有效除去废钛中的油渍及废钛表面氧化膜，大大降低了由废钛带入的氧、氮、碳等杂质元素，提高电解高纯钛品质；且除油除氧效果好，成本低，操作方便；采用本实施例处理后的废钛，可直接作为钛精炼的理想原料，用于生产纯度为99.9～99.999％的高纯钛。

实施例1：

1、将5g/L的NaOH和20g/L的Na₂CO₃的混合碱溶液输入到槽体5中后将装有废钛的容器6浸泡于混合碱溶液中，其中，废钛与该混合碱溶液的体积比为1：4。

2、将水蒸气通过水蒸气输送管10输送到槽体5中，使得该混合碱溶液的温度为50℃。

3、启动电机及传动装置1，通过传动轴带动容器6和螺旋桨8按80转/分钟转动30分钟(即浸泡时间)，从而得到除油后的废钛。

4、将除油处理后的废钛进行清洗后浸泡于3wt％的氢氟酸中2分钟，再进行清洗、烘干处理和抛丸处理。其中，废钛与氢氟酸的体积比为1：8。

本实施例的废钛经过碱蚀(或碱浸)后，90％面积油渍清除干净，经过酸蚀(或酸浸)、清水冲洗、烘干处理和抛丸处理后，氧、氮和碳的含量降低，除氧化层效果较好，表面光滑有银白色金属光泽。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，区别在于：

1、碱溶液为20g/L的NaOH和40g/L的Na₂CO₃的混合碱溶液；废钛与该混合碱溶液的体积比为1：5。

2、混合碱溶液的温度为90℃。

3、搅拌的速度为150转/分钟，碱浸时间为40分钟。

4、氢氟酸的浓度为4wt％，酸浸时间为5分钟，废钛与氢氟酸的体积比为1：8。

本实施例的废钛经过碱蚀(或碱浸)后，油渍全部清除干净，经过酸蚀(或酸浸)、清水冲洗、烘干处理和抛丸处理后，氧、氮和碳的含量降低，除氧化层效果很好，表面光滑有银白色金属光泽。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，区别在于：

1、碱溶液为10g/L的NaOH和30g/L的Na₂CO₃的混合碱溶液；废钛与该混合碱溶液的体积比为1：5。

2、混合碱溶液的温度为70℃。

3、搅拌的速度为60转/分钟，碱浸时间为35分钟。

4、含氟酸液为7wt％的氟化钠和7wt％盐酸。

本实施例的废钛经过碱蚀(或碱浸)后，95％面积油渍清除干净，经过酸蚀(或酸浸)、清水冲洗、烘干处理和抛丸处理后，氧、氮和碳的含量降低，除氧化层效果较好，表面光滑有银白色金属光泽。

实施例4：

本实施例与实施例2基本相同，区别在于：

1、碱溶液为10g/L的NaOH和30g/L的Na₂CO₃的混合碱溶液；废钛与该混合碱溶液的体积比为1：5。

2、混合碱溶液的温度为70℃。

3、搅拌的速度为60转/分钟，碱浸时间为35分钟。

4、含氟酸液为5wt％的氟化钠和5wt％的盐酸。

本实施例的废钛经过碱蚀(或碱浸)后，98％面积油渍清除干净，经过酸蚀(或酸浸)、清水冲洗、烘干处理和抛丸处理后，氧、氮和碳的含量降低，除氧化层效果较好，表面光滑有银白色金属光泽。

实施例5：

本实施例与实施例3基本相同，区别在于：

1、碱溶液为15g/L的NaOH和35g/L的Na₂CO₃的混合碱溶液；废钛与该混合碱溶液的体积比为1：4。

2、混合碱溶液的温度为70℃。

3、搅拌的速度为100转/分钟，碱浸时间为40分钟。

4、含氟酸液为6wt％的氟化钠和6wt％的盐酸。

本实施例的废钛经过碱蚀(或碱浸)后，全部油渍清除干净，经过酸蚀(或酸浸)、清水冲洗、烘干处理和抛丸处理后，氧、氮和碳的含量降低，除氧化层效果较好，表面光滑有银白色金属光泽。

实施例6：

本实施例与实施例4基本相同，区别在于：

含氟酸液为5wt％的氟化钾和5wt％的硫酸。

本实施例的废钛经过碱蚀(或碱浸)后，96％面积油渍清除干净，剩余10％经过酸蚀(或酸浸)、清水冲洗、烘干处理和抛丸处理后，氧、氮和碳的含量降低，除氧化层效果较好，表面光滑有银白色金属光泽。

实施例7：

本实施例与实施例5基本相同，区别在于：

含氟酸液为7wt％的氟化钾和7wt％的硫酸。

本实施例的废钛经过碱蚀(或碱浸)后，油渍全部清除干净，经过酸蚀(或酸浸)、清水冲洗、烘干处理和抛丸处理后，氧、氮和碳的含量降低，除氧化层效果较好，表面光滑有银白色金属光泽。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。