一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，属于熔盐电解技术领域。本发明专利技术在熔盐电解的过程中，匀速通入氩气，并使用微负压真空装置对密封的熔盐电解槽抽真空，使熔盐电解的整个过程都处于微负压状态，微负压迫使阳极气体迅速逸出。能够有效减少阳极气体对阴极产物接触，从而减少阳极气体与阴极产物发生反应，避免阴极产物被阳极气体氧化，提高钛熔盐电解产物金属钛纯度。本发明专利技术可以提高钛电解的电流效率，同时提高电解产物金属钛的纯度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法


[0001]本专利技术涉及一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，属于熔盐电解


技术介绍

[0002]熔盐中直接电解TiO2制备Ti的工艺(FFC法)的技术革新点在于初始材料不是四氯化钛，而是随处可得的廉价二氧化钛，整个工艺过程中不存在液态金属，工艺流程短、设备投资少、反应温度低、能耗小，该方法在900℃左右实施，不包括钛的熔融工序，电解槽仅以3V左右的电压运行。
[0003]熔盐电解法制备钛的方法中，可使用分析纯的锐钛矿型TiO2粉末、分析纯的聚乙烯醇、分析纯的氢化钛、化学纯的碳粉和纯净的蒸馏水，使用前将聚乙烯醇溶解于蒸馏水制成浓度2
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20％的溶液。在1000
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1400℃烧结后，TiO2电极的孔隙率为30
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55％，TiO2的晶型结构由锐钛矿型转变为金红石型。电解升温过程是，先抽真空至优于10Pa，然后充入氩气，升温至350℃并保温2h以上，使CaCl2熔盐充分干燥，然后升温到电解温度开始电解；电解结束后，停止加热，使炉子自然冷却，期间连续充入氩气。
[0004]然而，熔盐电解法制备金属钛的氧化问题直接影响阴极产物金属钛的纯度，防止阴极钛的二次氧化一直是钛冶炼领域研究和待解决的重点。阴极钛的二次氧化问题涉及在电解钛领域的多个环节，因此必须在制备金属钛的各个环节防止钛的二次氧化，才能有效的控制钛的纯度。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对熔盐电解法阴极钛的氧化问题，提出了一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，通过大量研究电解法制备金属钛，发现：电解阳极生成的氧气、一氧化碳、二氧化碳、氯气、氟气如果长时间停留在电解槽附近，会与电解生成的金属钛反应生成低价氧化钛、二氧化钛或其他含氧络合物，既造成阴极产物中的氧化性增大，间接二次氧化金属钛，尤其当这些氧化气体停留时间较长时，二次氧化严重，因此，创造性提出采用微负压迫使氧化性阳极气体快速逸出可在电解过程中大幅减小氧化性阳极气体与阴极产物接触概率，从而减少阳极气体与阴极产物发生反应，避免阴极产物被阳极气体氧化，提高钛熔盐电解产物金属钛纯度。
[0006]一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，具体步骤如下：
[0007]在熔盐电解的过程中，匀速通入氩气，并使用微负压真空装置对密封的熔盐电解槽抽真空，使熔盐电解的整个过程都处于微负压状态，微负压迫使阳极气体迅速逸出。
[0008]所述阳极气体为氧气、一氧化碳、二氧化碳、氯气或氟气。
[0009]所述微负压的压力为0.03～
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0.1Mpa。
[0010]所述氩气流量为1～10L/min。
[0011]本专利技术的有益效果是：
[0012](1)本专利技术在熔盐电解法制备金属钛的过程中使整个电解过程处于微负压的纯氩气状态，微负压迫使氧化性阳极气体快速逸出可在电解过程中大幅减小氧化性阳极气体与阴极产物接触概率，从而减少阳极气体与阴极产物发生反应，避免阴极产物被阳极气体氧化；
[0013](2)本专利技术利用微负压减少阴极产物中的金属钛发生二次氧化，进而降低生成低价氧化钛、二氧化钛或其他含氧络合物的可能性，提高了阴极产物中金属钛的纯度；
[0014](3)本专利技术利用微负压减少了阳极气体和阴极产物的二次反应，因此提高了电流效率。
附图说明
[0015]图1为实施例1常规电解和微负压电解的阴极产物XRD对比图谱，(a)为常规电解，(b)为微负压电解；
[0016]图2为实施例2常规电解和微负压电解的阴极产物能谱对比图，(a)为常规电解，(b)为微负压电解；
[0017]图3为实施例3常规电解和微负压电解的阴极产物XRD对比图谱，(a)为常规电解，(b)为微负压电解；
[0018]图4为实施例4常规电解和微负压电解的阴极产物能谱对比图，(a)为常规电解，(b)为微负压电解；
[0019]图5为实施例5常规电解和微负压电解的阴极产物XRD对比图谱，(a)为常规电解，(b)为微负压电解；
[0020]图6为实施例6常规电解和微负压电解的阴极产物能谱对比图，(a)为常规电解，(b)为微负压电解。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0022]实施例1：一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，具体步骤如下：
[0023](1)以NaF
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K2TiF6‑
CaO
‑
TiO2为氟化物混合熔盐，混合均匀后放入石墨坩埚内，在200℃的干燥箱内干燥6个小时；
[0024](2)将炉内进行抽真空处理，接着通入流量为5L/min的高纯氩气，循环三次抽真空及通氩气处理后，打开微负压真空泵控制电解槽内的气压抽到微负压的状态(炉内压力稳定在
‑
0.078Mpa)，在温度为300℃下保温2h以除去熔盐体系中的水分；以钨棒为阴极，以石墨坩埚为阳极，电解过程中在微负压的状态的熔盐电阻炉内进行，电解过程为恒电流电解，电流密度为1A/cm2，电解温度为850℃，待电解电压降低至不再有降低的趋势时停止电解；
[0025](3)将阴极电极提高至熔盐的上方，待炉内的温度降低至室温取出阴极产物，然后将阴极产物经过高温蒸馏及水洗过程去除夹杂的电解质，最终得到金属钛粉；
[0026]本实施例金属钛粉的纯度为95％；本实施例采用微负压状态熔盐电解，电流效率相对于非微负压提高了13％。
[0027]实施例2：一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，具体步骤如下：
[0028](1)以NaF
‑
KF
‑
Al2O3‑
TiO2为氟化物混合熔盐，混合均匀后放入石墨坩埚内，在200℃的干燥箱内干燥6个小时；
[0029](2)将炉内进行抽真空处理，接着通入流量为6L/min的高纯氩气，循环三次抽真空及通氩气处理后，打开微负压真空泵将电解炉内的气压抽到微负压的状态(炉内压力稳定在
‑
0.086Mpa)，在温度为300℃下保温3h以除去熔盐体系中的水分，以钼棒为阴极，以石墨坩埚为阳极，电解过程中在微负压的状态的熔盐电阻炉内进行，电解过程为恒电流电解，电流密度为1.5A/cm2，电解温度为730℃，待电解电压降低至不再有降低的趋势时停止电解；
[0030](3)将阴极电极提高至熔盐的上方，待炉内的温度降低至室温取出阴极产物，然后将阴极产物经过高温蒸馏及水洗过程去除夹杂的电解质，最终得到金属钛粉；
[0031]本实施例金属钛粉的纯度为96％；本实施例采用微负压状态熔盐电解，电流效率相对于非微负压提高了26％。
[0032]实施例3：一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，具体步骤如下：
[0033](1)以NaF
‑
Na2TiF6‑
CaO<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，其特征在于，具体步骤如下：在熔盐电解的过程中，匀速通入氩气，并使用微负压真空装置对密封的熔盐电解槽抽真空，使熔盐电解的整个过程都处于微负压状态，微负压迫使阳极气体迅速逸出。2.根据权利要求1所述提高钛熔盐电解产物金属钛纯度的方法，其特征在于：阳极气...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜恒维，杨永辉，刘战伟，马文会，郭胜惠，杨光，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：