CN106757097A - 废钛表面除油装置和废钛表面杂质清除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废钛表面除油装置和废钛表面杂质清除方法，该废钛表面除油装置包括电机及传动装置、槽体、容器和螺旋桨；容器位于槽体内；容器的侧壁开有通孔，底端与螺旋桨固定连接；电机及传动装置的传动轴穿过槽体的第一上盖与容器的第二上盖固定连接；槽体的上端和底端分别设置有排水管和出口阀门；位于出口阀门之上，槽体的侧壁连接有碱液输送管；位于出口阀门和碱液输送管之间，槽体的侧壁连接有水蒸气输送管。本发明除油除氧效果好，成本低，操作方便，且处理后的废钛，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。

Description

废钛表面除油装置和废钛表面杂质清除方法
技术领域
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。
发明内容
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。

Claims (10)

1.一种废钛表面除油装置，其特征在于，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)。
2.根据权利要求1所述的除油装置，其特征在于，所述传动轴与所述第一上盖(2)采用油封连接。
3.根据权利要求1所述的除油装置，其特征在于，所述通孔(7)的直径为0.5～1.5cm。
4.根据权利要求1所述的除油装置，其特征在于，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。
5.一种废钛表面杂质清除方法，其特征在于，所述清除方法包括如下步骤：
步骤一、采用权利要求1-4中任一项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。
6.根据权利要求5所述的清除方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求6所述的清除方法，其特征在于，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。
8.根据权利要求6或7所述的清除方法，其特征在于，所述碱溶液包括5～20g/L的NaOH和20～40g/L的Na2CO3。
9.根据权利要求5所述的清除方法，其特征在于，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。
10.根据权利要求9所述的清除方法，其特征在于，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％。
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