[發明專利]熔鹽電解提煉設備及其提煉金屬的方法

有效

• 申請號: 201110444602.2
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102517611A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 姚力軍;相原俊夫;大巖一彥;潘杰;王學澤;趙凱
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料有限公司
• 主分類號: C25C3/26
• 分類號: C25C3/26;C25C3/00;C25C7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，特別是一種熔鹽電解提煉設備及其提煉金屬的方法。

背景技術

鈦是一種稀有金屬材料，其具有比重小、比強度高(抗拉強度和密度之比)、耐熱、無磁、可焊等眾多優點，在航空、航天、艦船、兵器等軍事領域以及石油、化工、冶金、硬質合金、制造機械部件、電訊器材、醫療等民用領域得到廣泛的應用。一般來講，鈦含量大于99.995％(4N5)以上的鈦稱為高純鈦，主要用于航空航天、超大規模集成電路的濺射靶材等高科技領域。

目前工業生產高純鈦的方法主要分為：物理法和化學精煉法兩類。其中物理法包括：區域熔煉法、偏析法、高真空熔煉法、真空蒸餾法、電遷移法、電磁場提純法、光激勵精煉法、電子束精煉法等。化學精煉法包括：克勞爾(Kroll)法、溶劑萃取法、置換沉淀法、氯化物精餾法、碘化物熱分解法、歧化分解法、熔析精煉法、熔鹽電解法等。其中，應用比較廣泛的則有：Kroll法、電子束精煉法、碘化物熱分解法、熔鹽電解法。

所述熔鹽電解法是利用電化學原理提取高純鈦，通常是以粗鈦、鈦合金或鈦化合物作陽極，在一定析出電位下使原料鈦溶入電解液中，并在陰極析出高純鈦。電解過程中溶出電位比鈦高的雜質留在陽極上或沉淀在電解液中，溶出電位比鈦低的雜質也同鈦一起溶入電解液中。

鈦在常溫下不活潑，但是在高溫下其化合能力極強，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合，因此，給高純鈦的提煉帶來了一定的困難。

現有的熔鹽電解提煉設備提煉的高純鈦常常會含有雜質，而高純鈦中含有雜質很可能會導致高純鈦的晶格發生畸變，進而影響高純鈦的各種性能，如：物理性能、化學性能、機械性能、耐腐蝕性能等。

因此，如何能夠提煉出較純的高純鈦成為目前亟待解決的問題之一。

有關熔鹽電解法提練高純鈦的方案可以參見公開號為CN101343756A，發明名稱為一種高溫熔鹽電解二氧化鈦制備金屬鈦的方法的中國專利申請，該方案提取金屬鈦時的工藝流程短、電解效率高、成本低。但是對于上述問題其并未涉及。

發明內容

本發明解決的問題是現有的熔鹽電解提煉設備提煉的高純鈦的純度不高。

為解決上述問題，本發明提供一種熔鹽電解提煉設備，包括：提煉腔和電極桿，所述提煉腔包括腔體、設置于腔體底部的坩堝和設置于腔體頂部的開口，所述電極桿通過所述開口伸入至所述坩堝內，所述提煉腔還包括：

設置在所述提煉腔內部的隔熱部件和隔離部件，所述隔離部件與所述腔體的頂部之間的腔體空間為第一空間，所述隔熱部件與所述隔離部件之間的腔體空間為第二空間，所述坩堝和所述隔熱部件之間的腔體空間為第三空間；

與所述腔體相連，用于將所述第一空間、第二空間和第三空間抽真空的抽真空裝置。

可選的，所述隔熱部件為隔熱閥。

可選的，所述隔離部件為真空閥。

可選的，所述抽真空裝置包括：第一連接部、第二連接部、羅茲泵及與其相連的直連泵，所述羅茲泵通過所述第一連接部與所述第一空間相連，通過所述第二連接部與所述第二空間相連。

可選的，所述熔鹽電解提煉設備，還包括與所述電極桿相連、用于操控所述電極桿在所述腔體內移動的升降裝置。

可選的，所述熔鹽電解提煉設備，還包括設置在所述提煉腔外側底部的加熱爐。

可選的，所述坩堝為石墨坩堝。

為解決上述問題，本發明還提供一種采用上述熔鹽電解提煉設備提煉金屬的方法，包括：

將制造待提煉金屬的原材料與電解熔鹽置于所述坩堝中，通過所述隔熱部件隔開所述第二空間和第三空間；

利用所述抽真空裝置將所述第一空間、第二空間和第三空間抽真空；

加熱所述坩堝；

將所述電極桿伸入所述坩堝內；

在所述電極桿上析出預定量的金屬時，將所述電極桿提升至所述隔離部件之上，通過所述隔離部件隔開所述第一空間和第二空間，取出所述金屬。

可選的，所述提煉金屬的方法，還包括在取出所述金屬后，利用所述抽真空裝置將所述第一空間抽真空。

可選的，所述金屬為高純鈦。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：