[发明专利]一种提取金属钛的方法

说明书

本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种提取金属钛的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种提取金属钛的方法，包括以下步骤：将TiCl4与熔融状态下的反应剂充分反应，然后电解分离出钛即可；所述的反应剂包括碱金属氟化盐。该方法可以有效地从四氯化钛中分离出钛，具有流程短、能耗低、可连续化作业等优点。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种提取金属钛的方法。

背景技术

钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐热和抗腐蚀等一系列优良性能被广泛应用于航天航空、国防军事、石油工业、海洋、能源、交通、化工、体育、医疗、民用等诸多领域。钛又有“二十一世纪的金属”、“全能金属”、“现代金属”的美称。钛是地壳中含量最丰富的元素之一，我国的钛资源丰富、储量大、分布广，已探明的四川攀西地图和河北承德地区的钛资源储量约为世界总量的1/4。2014年我国海绵钛产能约为15万t·a-1，产量为6.78万t·a-1，产量约为世界的1/3。虽然我国的海绵钛产量较大，但大部分用于生产民用产品，而航天等领域所需的钛材尚不能完全自给，因此我国的钛的提取及加工技术上存在较大的发展空间。

当前镁热还原(Kroll)法是工业上生产金属钛的主要方法，但该方法存在流程长、能耗高、间歇式生产等缺点使得钛制备成本居高不下，严重限制了钛在多个行业的广泛引用。对此，研究者们不断地改进传统工艺，开发新的提取方法，特别是近几十年来国内外在钛的提取工艺上投入了大量的人力、财力，进行广泛深入的研究，在基础理论和提取工艺方面取得了较大的突破。近年来钛的提取方法主要分为两大类：一类是金属热还原法，主要包括：氢化物还原(MHR)法、导电体介入还原(EMR)法、钙热还原(OS)法、预制成型还原(PRP)工艺、钛酸盐热还原法等；另一类则是熔盐电解法，主要包括：TiCl4熔盐电解法、钛酸盐熔盐电解法、FFC剑桥法、USTB法、MER工艺、QIT工艺、固体透氧膜(SOM)法、离子液体电解法等。但这些制备方法尚处于实验室研究阶段，且需解决电流效率低、能耗高、连续化生产等问题。

发明内容

针对上述各方法所存在的问题，本发明的发明目的在于提供一种提取金属钛的方法。本发明方法相对于现行钛制备方法而言，具有流程短、能耗低、可连续化作业等优点。

本发明所要解决的技术问题是提供一种提取金属钛的方法。该方法包括以下步骤：将TiCl4与熔融状态下的反应剂充分反应，然后电解分离出钛即可；所述的反应剂包括碱金属氟化盐。

优选的，上述提取金属钛的方法中，所述碱金属氟化盐中的碱金属为K或Na。

优选的，上述提取金属钛的方法中，所述的反应剂还包括碱金属氯化盐或碱土金属氯化盐中的至少一种。

进一步的，上述提取金属钛的方法中，所述的碱金属氯化盐为LiCl、NaCl或KCl中的至少一种；所述的碱土金属氯化盐为BaCl2、CaCl2或MgCl2中的至少一种。

优选的，上述提取金属钛的方法中，TiCl4与碱金属氟化物的摩尔比为1︰5～5.8。

优选的，上述提取金属钛的方法中，反应剂中的碱金属氟化物含量为5～40wt％。

优选的，上述提取金属钛的方法中，以石墨材料为阳极、碳钢材料为阴极进行电解。

优选的，上述提取金属钛的方法中，电解时电压高于氟钛酸盐的理论分解电压。

优选的，上述提取金属钛的方法中，电解时控制电解温度比反应剂的熔融温度高出50～100℃。