[发明专利]一种还原性熔盐介质及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料制备技术领域，具体公开了一种还原性熔盐介质及其制备方法。所述的还原性熔盐介质的制备方法，其以混合盐MaOH‑Ma₂CO₃‑MaCl为原料，以混合物MaY‑MeY₂为熔盐介质熔剂；将MaOH‑Ma₂CO₃‑MaCl熔融形成MaOH‑Ma₂CO₃‑MaCl熔盐，放入熔融的MaY‑MeY₂熔盐介质熔剂中，进行电解反应即得所述的还原性熔盐介质；所述的还原性熔盐介质为MaY‑MeY₂‑Ma；其中，Ma代表碱金属；Me代表碱土金属；Y代表卤素元素。采用本发明所述的制备方法，可以有效的解决现有技术用于制备金属材料存在的生产效率低以及能耗增高的问题。

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，具体涉及一种还原性熔盐介质及其制备方法。

背景技术

从矿物中提取有价金属的基本方法包括：(1)通过选矿法从矿物中提取出金属氧化物或硫化物含量高的精矿；(2)采用冶炼法将精矿转化成粗金属，然后精炼粗金属获得高纯的金属；或者(3)先将精矿转化成金属化合物(金属氧化物、金属卤化物、金属硫化物等)，然后从这些金属化合物中制备出金属。传统从金属化合物中制备金属依赖于：(1)湿法冶金制备法，(2)高温化学制备法，和(3)电化学方法制备法。

活泼金属M₁热还原另一金属的化合物M₂X属高温化学制备法之一，其总反应表达如下：

M₂X+M₁＝M₂+M₁X (1)

其中M₁是活泼金属(例如，碱金属、碱土金属、Al、Si)，用作还原剂；M₂X是金属化合物，其中M₂是所要制备的金属，而X是非金属元素，可以是氧、氯、氟、硫、碳、氮等等。与M₂相比，M₁对X具有更强的亲和力，也就是说，M₁X的热力学稳定性比M₂X高。这样，反应(1)的标准反应自由能变化(ΔG°)总是负值。此外，反应(1)总是放热反应，因此称之为“金属热还原”。金属热还原法已经在工业上应用于生产某些高纯度金属，例如，镁分别热还原TiCl₄或ZrCl₄生产金属海绵钛或者锆(Trans.Electrochem.Soc.，1940，78，35-47；“Zirconium”CRCHandbook of Chem.Phys.4，2007-2008，New York，CRC Press，42)，K₂TaF₇钠还原生产金属钽粉(美国专利3012877，1961年12月12日)，铝热还原氧化铁和氧化钒铝混合物生产钒铁合金(Minerals Eng.，2003，16，793-805)。

金属热还原法需要消耗过量的活泼金属还原剂M₁以便使反应(1)进行彻底，所有活泼金属它们本身的价格高，从而提高了热还原法的生产成本。从经济效益角度来看，金属热还原法仅适合于生产比金属还原剂价格更高的金属。此外，金属热还原过程中伴随着释放大量反应热，使反应金属产物相互就地烧结易形成海绵状形态多孔颗粒，无法制备超细金属粉末。

在金属热还原方法中，碱金属(Ma)与碱土金属(Me)已在金属热还原方法中广泛地被用作还原剂制备各种金属，其主要不足是：(1)碱金属、碱土金属本身价格高，造成还原过程成本高；(2)由于碱金属、碱土金属的化学活性，直接使用这些金属还原剂造成操作危险、安全管理要求高、难度大；(3)热还原过程释放大量反应热，容易引起反应产物的局部烧结，(4)由于碱金属、碱土金属在高温下挥发性强，易发生对炉衬材料的化学侵蚀；(5)生产工艺复杂；6)生产周期长、成本高；(7)过程能耗大；(8)过程是批量生产过程，难以实现连续化或半连续化。