熔盐电解分离-富集攀枝花高炉渣钛资源基础研究

攀枝花高炉渣富含钛资源，并分散在多种含钛矿相中，晶粒细小，嵌布关系复杂，常规选矿技术难以分离回收钛。攀枝花已累计了6000多万吨高炉渣，仍以每年300多万吨的速度递增。高炉渣的长期堆放不仅浪费了宝贵的钛资源，还严重影响了长江上游的生态环境。本项目利用氧化物在熔盐中的溶解性质，拟采用熔盐电解方法分离-富集高炉渣中的钛资源。研究相关氧化物在熔盐中的溶解性质、行为和规律，补充和建全氧化物在熔盐中的溶解度数据；研究氧化物在熔盐中的电化学行为和沉积过程，探索熔盐电解分离富集高炉渣中钛资源的电化学规律；研究熔盐组成变化对氧化物溶解性质和电化学行为的影响规律，优化熔盐电解分离富集高炉渣中钛资源的电解质组成；研究电解分离后固相炉渣的组成及电沉积合金的组成、形貌随电解条件的变化规律，为充分利用攀枝花高炉渣中的钛资源奠定科学基础，以期提升我国在资源综合利用领域内的国际竞争力。

选择了CaCl2、CaCl2-NaCl两种熔盐作为电解质系统，高钛炉渣中的主要成分Fe2O3, Al2O3, MgO三种氧化物作为研究对象，采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）和酸碱滴定方法，研究了这些氧化物上述熔盐中的溶解度。Al2O3、MgO和Fe2O3 三种氧化物的溶解度都比较低，Fe2O3 相对较高，MgO次之，Al2O3溶解度最低。三种氧化物在CaCl2中的溶解度均大于在等摩尔混合熔盐CaCl2-NaCl中的溶解度。在873-1173K温度范围内，Al2O3、MgO和Fe2O3 的溶解度均随着温度的升高而增加，溶解度和温度之间存在着线性关系。在研究氧化物溶解度的基础上，通过熔盐电解的方法，进行了硅的电解精炼和从氧化钒提取钒的研究。以Cu-31Si合金(摩尔分数，%)为阳极在81CaCl2-8.0 NaCl-8.5CaO-2.5Si熔盐中进行Si的电解精炼是可行的。在-0.2V电压、平均电流密度为-78.6A.cm2的条件下得到了多晶Si，Si晶体呈多面体、螺旋层状生长，平均尺寸在50-100um之间。多数杂质元素的含量显著降低，特别是对B和P的去除效果显著，分别从原始含量42和25ug/g降低到 4.5和8.2ug/g。以V2O3作为原料，在3.0 V电压下、CaCl2-NaCl熔盐中电解8h，获得了纯度大于99%的微细钒粉。在电解的过程中，增加电解时间，钒粉的纯度增加；提高温度，钒粉颗粒尺寸减小。850 oC电解的钒粉粒度约为2.5微米；900 oC电解的钒粉粒度降至2um。