[發明專利]一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法

在審

• 申請號: 201710106497.9
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106868550A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 焦樹強;焦漢東;田棟華
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C25C3/28
• 分類號: C25C3/28
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

1.一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將廢鈦原料經過脫脂處理，去磁性處理、酸洗過程除去廢鈦料表面吸附的各類油污、磁性及非磁性污染；

步驟二：將上述預處理之后的廢鈦料置于陽極料框，或經模具壓制，制備成具有一定規格和強度的塊體，作為電解用可溶性廢鈦陽極；

步驟三：將上述可溶性廢鈦陽極置于含有低價鈦離子的堿金屬、堿土金屬鹵化物熔融鹽中，以鎳、不銹鋼金屬為陰極，在惰性氣氛保護下，施加恒電位、恒電流或階梯電流、脈沖電流電解；

步驟四：上述電解過程持續至陽極溶解10wt％-90wt％，同時陰陽極之間未發生短路之前停止；

步驟五：停止電解之后，從熔融鹽中提出陰陽極，待電極表面溫度在100℃以下時，取出陰極產物，更換陽極；

步驟六：將上述陰極產物經水洗除去產物中的夾鹽，隨后酸洗，除去產物表面氧化層，隨后再經水洗、60-100℃烘干，得到高純鈦晶體。

2.如權利要求1所述一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于所述步驟一中廢鈦含鈦量為10-100wt％，采用機加工過程產生的切削、洗磨廢鈦料，或采用航空航天、船舶潛艇、汽車民用退役的鈦金屬及合金制品。

3.如權利要求1所述一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于所述步驟二中陽極料框為電活性低于鈦的金屬制備而成的具有直徑在2-50mm之間孔洞的長方體、立方體或圓筒形狀的盛放廢鈦的框體；模具壓制的廢鈦陽極為長方體、立方體或為圓柱體，壓制壓力在0.1-100MPa之間。

4.如權利要求1所述一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于所述步驟三中低價鈦離子主要指二價或三價的鈦離子；堿金屬、堿土金屬鹵化物熔融鹽是指LiCl、NaCl、KCl、MgCl₂、CaCl₂、BaCl₂、LiF、NaF、KF、MgF₂、CaF₂、BaF₂、LiI、NaI、KI、MgI₂、CaI₂、BaI₂兩種或多種的混合物；鹵化物熔融鹽的溫度在200-1200℃之間。

5.如權利要求1所述一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于所述步驟三中恒電位電解保持電解電壓在0.01-5V/cm之間；恒電流電解保持陰、陽極密度在0.005-10A/cm²之間；階梯電流保證后期槽電壓在初始槽電壓的±0.01-2V/cm內變動；脈沖電流在保證陰、陽極電流密度為0.005-10A/cm²前提下，在1-120min內開關一次變動。

6.如權利要求1所述一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于所述步驟四中電解過程需保證陰、陽極之間未發生短路，同時根據陽極溶解狀況控制電解時間。

7.如權利要求1所述一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于所述步驟五中陰極的降溫需要在惰性氣氛的保護下進行，待陰極溫度降至100℃以下，拆下陰極用于進一步清理；陽極則根據溶解情況進行更換，或直接用于下一爐電解。

8.如權利要求1所述一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，其特征在于所述步驟六中酸洗的酸為鹽酸、硫酸或硝酸，酸的濃度控制在0.01-20mol/L之間；最后陰極產物經水洗，烘干之后保存在干燥的環境中或者進行電子束熔煉，以得到3N-5N的高純鈦錠。