[發(fā)明專利]一種低化合價鈦離子熔鹽電解質(zhì)的制備方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611218221.1
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106591888B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈文成;胡國靜;劉美鳳;王效富
• 申請（專利權(quán)）人: 寶納資源控股（集團(tuán)）有限公司;東營騏豐鈦業(yè)科技有限公司
• 主分類號: C25C3/28
• 分類號: C25C3/28
• 代理公司: 北京天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 彭霜;馬東偉

1.一種低化合價鈦離子熔鹽電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

步驟一、在惰性氣氛保護(hù)下，對鹵化鹽和置于該鹵化鹽表面上的海綿鈦進(jìn)行加熱熔化后得到熔化鹽；

步驟二、在真空度為0.015～0.025MPa的真空下，加入TiCl₄，在惰性氣體攪拌下反應(yīng)30～60分鐘后得到熔鹽電解質(zhì)，其中鹵化鹽、海綿鈦和四氯化鈦的質(zhì)量比為100：10～15：6.5～13，TiCl₄充入速度為：每1小時通入15～30kg的TiCl₄；惰性氣體為純度≥99.999％的氬氣；

步驟三、取樣分析熔鹽電解質(zhì)中的鈦離子濃度，當(dāng)鈦離子濃度等于鈦離子濃度閾值，得到低化合價鈦離子熔鹽電解質(zhì)；當(dāng)鈦離子濃度小于鈦離子濃度閾值時，則補(bǔ)充加入TiCl₄，直至鈦離子濃度等于鈦離子濃度閾值；當(dāng)熔鹽電解質(zhì)中的鈦離子濃度高于鈦離子濃度閾值，則補(bǔ)充加入鹵化鹽，直至鈦離子濃度等于鈦離子濃度閾值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟三中的鈦離子濃度閾值的取值范圍為3～6wt％；所述鈦離子濃度為二價鈦離子濃度和三價鈦離子濃度之和。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟一的具體過程為：

將海綿鈦加入到鹵化鹽表面后，抽真空，然后充入惰性氣體，在1500～2000Pa的正壓力下，升溫至700～900℃，保溫1～3小時。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，在步驟一之前，所述制備方法還包括鹵化鹽真空脫水步驟，具體為：

在絕對壓力≤100Pa的真空狀態(tài)下，以3～5℃/min的升溫速度，將粉末狀鹵化鹽加熱至450～550℃后保溫40～55小時，從而獲得真空脫水后的鹵化鹽。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述鹵化鹽為NaCl、KCl、LiCl、MgCl₂和CaCl₂中的一種或者多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟一之前，所述制備方法還包括海綿鈦的洗氣步驟，具體為：

在絕對壓力≤100Pa的真空狀態(tài)下，保持20～40分鐘清除海綿鈦中吸附的氣體后，充入惰性氣體，維持正壓力在400Pa～600Pa之間。

7.一種低化合價鈦離子熔鹽電解質(zhì)的制備裝置，其特征在于，所述制備裝置用于實現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項所述的制備方法，包括反應(yīng)器(23)、第二上蓋(4)、補(bǔ)料倉(6)和加熱爐(22)；

所述反應(yīng)器(23)包括帶有冷卻水套的第一上蓋(15)和殼體(17)；所述第一上蓋(15)和殼體(17)密封連接；所述殼體(17)的內(nèi)側(cè)壁下端固定連接有孔板(20)；

所述第一上蓋(15)上設(shè)置有加料導(dǎo)管(8)、第一導(dǎo)管(9)、取樣器(11)、第一抽真空管(12)、第二導(dǎo)管(13)、第一真空表(14)和排鹽管道(16)；所述排鹽管道(16)和第一導(dǎo)管(9)的下端均穿過所述第一上蓋(15)并延伸到所述孔板(20)下；所述第一導(dǎo)管(9)的下端連接有帶噴嘴的噴管(21)；

所述第一導(dǎo)管(9)用于將TiCl₄和惰性氣體導(dǎo)入所述反應(yīng)器(23)內(nèi)；所述加料導(dǎo)管(8)用于將鹽和海綿鈦加入到所述反應(yīng)器(23)內(nèi)；所述取樣器(11)用于對熔鹽電解質(zhì)進(jìn)行取樣；所述第一抽真空管(12)用于對所述反應(yīng)器(23)抽真空；所述第二導(dǎo)管(13)用于將惰性氣體充入所述反應(yīng)器(23)內(nèi)；所述第一真空表(14)用于測量所述反應(yīng)器(23)內(nèi)的壓力；所述排鹽管道(16)用于將熔鹽電解質(zhì)(18)從所述反應(yīng)器(23)內(nèi)導(dǎo)出；

所述第二上蓋(4)和補(bǔ)料倉(6)密封連接；所述補(bǔ)料倉(6)和加料導(dǎo)管(8)之間通過插板閥(7)密封連接，形成2個相對獨立的密封空間；

所述第二上蓋(4)設(shè)置有第二真空表(1)、第二抽真空管(2)和第三導(dǎo)管(3)；第二真空表(1)用于測量所述補(bǔ)料倉(6)內(nèi)的壓力；所述第二抽真空管(2)用于對所述補(bǔ)料倉(6)抽真空；所述第三導(dǎo)管(3)用于將惰性氣體充入到所述補(bǔ)料倉(6)內(nèi)；

所述加熱爐(22)用于對所述反應(yīng)器(23)加熱。