一种阳极装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阳极装置

【技术实现步骤摘要】
一种阳极装置、电解装置及精炼钛的方法


[0001]本专利技术涉及稀有金属提炼
，具体涉及一种阳极装置
、
电解装置及精炼钛的方法
。

技术介绍

[0002]粗钛或含钛物料中包含一定量的杂质元素，通常通过电解精炼的目的为去除这些杂质，获得纯度更高的钛
。
熔盐电解精炼钛以粗钛
、
含钛物料直接作为阳极，加入一定量低价离子的碱金属或碱土金属卤化物的混合物为电解质，金属材料作为阴极，组成电解池
。
在直流电作用下，阳极中的钛以二价或三价离子状态溶出进入电解质，在电场力或浓度梯度作用下迁移至阴极，在阴极表面通过电化学还原获得纯钛
。
[0003]其具体的电解精炼的原理为：电位比钛正的杂质元素不在阳极溶出，保留在残阳极中；电极电位比钛负的杂质元素则随钛的溶出一起进入电解质，但扩散至阴极的杂质元素由于沉积电位较钛负，钛优先析出，保留在电解质中，从而达到电解精炼去除杂质的目的
。
[0004]然而，粗钛或含钛物料中的部分杂质元素与钛电位接近，它们在电解过程中与钛一起溶出进入电解质，再在阴极表面与钛一起电化学沉积，基本没有达到精炼效果或精炼效果较差
。
如表1所示，在钛的电解精炼过程中较难精炼的元素
。
[0005]表1代表性较难精炼元素及其电位
[0006][0007]因此，现有技术通过电解精炼钛原料以获得高纯度钛的方法，还存在部分杂质较难精炼的问题
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种阳极装置，采用导电材料制作的惰性阳极杆作为阳极电极，钛原料间接溶出，解决直接采用钛原料作为阳极造成部分近电位杂质与钛共同溶出
、
沉积的问题，从而提高该类杂质的精炼系数
。
[0009]为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供一种阳极装置，包括阳极杆和装料篮筐；其中，
[0010]所述装料篮筐包括内筒和外筒，所述内筒间隔套装于外筒内；所述内筒和外筒的底端均固定于底板上，所述内筒和外筒的顶端均固定于顶板上；所述内筒
、
外筒
、
顶板和底板形成装料空腔，所述内筒和外筒的筒壁上均设有通孔；
[0011]所述阳极杆的中部固定于顶板上，所述阳极杆的底端穿过顶板延伸至内筒内，且位于内筒中的阳极杆不与内筒接触；
[0012]所述装料空腔内设有原料粗钛
。
[0013]本专利技术的阳极装置，所述装料篮筐为由中空的内筒
、
外筒以及底板组成的环状篮筐，其中外筒包围在内筒外部，外筒与内筒具有尺寸差异，由此形成一定的空间，内筒和外筒均固定在底板上，内筒和外筒侧壁均有贯通开孔
。
[0014]在本专利技术的阳极装置中，装料空腔内装有原料粗钛，包括但不限于海绵钛
、
废钛料
、
钛材
、
钛粉等中的一种或多种
。
优选地，原料粗钛松散堆积于装料空腔内，便于电解质能够透过
。
[0015]在电解过程中，熔盐电解质中的
Ti
2+
在阳极杆表面发生
Ti
2+
氧化为
Ti
3+
的反应，生成的
Ti
3+
扩散至装料篮筐的装料空腔内，与放置在装料空腔中的原料粗钛中的钛发生反应生成
Ti
2+
，即原料粗钛发生化学溶出进入熔盐电解质中，生成的
Ti
2+
在阴极电化学还原获得纯钛
。
[0016]根据本专利技术所述的一种阳极装置，优选地，所述阳极杆为石墨
。
[0017]根据本专利技术所述的一种阳极装置，优选地，所述内筒
、
外筒和底板的材料为绝缘材料
。
[0018]根据本专利技术所述的一种阳极装置，优选地，所述绝缘材料为氮化硼
。
[0019]根据本专利技术所述的一种阳极装置，优选地，所述内筒
、
外筒开孔率为
50
％～
70
％
。
[0020]根据本专利技术所述的一种阳极装置，优选地，所述阳极杆的横截面为圆形
、
正方形或长方形
。
[0021]根据本专利技术所述的一种阳极装置，优选地，所述装料空腔内容设有海绵钛
、
废钛料
、
钛材
、
钛粉等中的一种或多种
。
[0022]本专利技术还提供一种电解精炼钛的电解装置，包括上述阳极装置，所述阳极装置置于盛放熔盐电解质的熔盐容器中，与导电材料制作的阴极组成电解装置
。
优选地，熔盐电解质为氯化物熔盐电解质，其中包含
1wt
％以上的
Ti
2+
。
优选地，氯化物熔盐电解质为
NaCl
‑
KCl
‑
TiCl2，其中包含
1wt
％以上的
Ti
2+
。
[0023]另外，本专利技术还提供使用上述一种阳极装置精炼钛的方法，包括如下步骤：
[0024]将阳极装置置于盛放熔盐电解质的熔盐容器中，与导电材料制作的阴极组成电解池，接通电源进行电解，在阴极收集到高纯度钛
。
[0025]根据本专利技术所述的方法，优选地，所述电解温度范围为
800
～
1000℃。
[0026]根据本专利技术所述的方法，优选地，熔盐电解质为氯化物熔盐电解质，其中包含
1wt
％以上的
Ti
2+
。
[0027]本专利技术电解精炼钛的方法原理如下：
[0028]熔盐电解质中的
Ti
2+
首先在阳极杆的表面发生电化学氧化反应生成
Ti
3+
，如式
(1)
所示
。
[0029]Ti
2+
‑
e
＝
Ti
3+
(1)
[0030]Ti
3+
通过通孔扩散至原料粗钛中与
Ti
发生式
(2)
反应
。
[0031]2Ti
3+
+Ti
＝
3Ti
2+
(2)
[0032]生成的
Ti
2+
通过通孔扩散至阴极电化学还原为纯
Ti。
[0033]同时，原料粗钛中的杂质元素还可能与阳极杆表面生成的
Ti
3+
发生如下化学反应：
[0034]V+2TiCl3＝
VCl2+2TiCl2(3)
[0035]Cr+2TiCl3＝
CrCl2+2TiCl2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种阳极装置，其特征在于，包括阳极杆和装料篮筐；其中，所述装料篮筐包括内筒和外筒，所述内筒间隔套装于外筒内；所述内筒和外筒的底端均固定于底板上，所述内筒和外筒的顶端均固定于顶板上；所述内筒
、
外筒
、
顶板和底板形成装料空腔，所述内筒和外筒的筒壁上均设有通孔；所述阳极杆的中部固定于顶板上，所述阳极杆的底端穿过顶板延伸至内筒内，且位于内筒中的阳极杆不与内筒接触；所述装料空腔内设有原料粗钛
。2.
根据权利要求1所述的一种阳极装置，其特征在于，所述阳极杆为石墨
。3.
根据权利要求1所述的一种阳极装置，其特征在于，所述内筒
、
外筒和底板的材料为绝缘材料
。4.
根据权利要求3所述的一种阳极装置，其特征在于，所述绝缘材料为氮化硼
。5.
根据权利要求1所述的一种阳极装置，其特征在于，所述内筒
、
外筒开孔率均为
50
％～
70
％
。6.
根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓斌，穆天柱，彭卫星，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：