[發(fā)明專利]兩段鋁熱還原制取鈦或鈦鋁合金并副產(chǎn)無鈦冰晶石的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510420032.1
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104911376B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮乃祥;趙坤
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學;沈陽北冶冶金科技有限公司
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12;C22B5/04;C22C1/04;C22C14/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種兩段鋁熱還原制取鈦或鈦鋁合金并副產(chǎn)無鈦冰晶石的方法。

背景技術(shù)

鈦是一種輕稀有金屬材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天技術(shù)領(lǐng)域和化工領(lǐng)域。目前，金屬鈦是在高溫條件下，用金屬鎂還原四氯化鈦（TiCl₄）的方法生產(chǎn)的，用這種方法生產(chǎn)出來的金屬鈦呈海綿狀。金屬鈦也可以在高溫條件下，用金屬鈉還原四氯化鈦（TiCl₄）的方法來制取；由于用金屬鎂和鈉還原四氯化鈦（TiCl₄）制取金屬鈦的方法成本高，且TiCl₄的制備需要以Cl₂為原料，還原副產(chǎn)物也為氯化物，它們對設(shè)備的腐蝕性大，導致其操作條件復雜苛刻。因此人們也在不斷探索其他的金屬鈦的冶煉方法，如TiCl₄熔鹽電解法和以TiO₂為陰極的電脫氧熔鹽電解法等，但這些方法始終處于實驗研究階段，均未獲得工業(yè)上的成功。此外，還有以氟鈦酸鈉或氟鈦酸鉀或三氟化鈦為原料，以Al-Zn，Al-Mg，Al-Zn-Mg合金和純Al，純Mg，純Na為還原劑制取金屬鈦的方法（見US?Pub,?NO:US?2010/0173170A1，CN102534263A，CN102560153A，CN102534260A）。據(jù)稱，這些方法可制備純度為70.7%以上，最高可達99.5%的金屬鈦。

上述還原反應(yīng)均在900~1000℃之間進行，但這種方法也始終未能實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，其原因和存在的問題如下：

1、還原過程較為復雜，在這些專利方法中，需要先將還原劑混合和熔化，然后再將這些混合和融化后的復合還原劑加入或滴入被還原的反應(yīng)物料中；或在反應(yīng)過程中，需要對反應(yīng)物料進行攪拌，然后在分離產(chǎn)物；

2、上述方法中，當還原劑為Al-Zn還原劑時，Zn不參與還原反應(yīng)，因此分離還原產(chǎn)物中的Zn時，提純工藝復雜，而且使生產(chǎn)成本大大增加；

3、上述專利的技術(shù)方法中，其所分離出來的副產(chǎn)物Na₃AlF₆和AlF₃為黑色或灰黑色，其中仍含有較高含量的鈦的化合物，因而會造成鈦的損失。

隨著航空和航天技術(shù)的發(fā)展以及化工領(lǐng)域?qū)Ω邷啬透g材料的需求，Ti-Al或以Ti-Al為基的摻雜有其他少量金屬元素的高性能合金的開發(fā)和應(yīng)用獲得了世界各國廣泛的關(guān)注。然而這些合金的金屬原料，都是采用經(jīng)TiCl₄鎂熱還原制備出來的海綿鈦和金屬純鋁再進行熔煉冶金的方法生產(chǎn)的，其生產(chǎn)工藝較為復雜。

發(fā)明內(nèi)容