[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

技術領域

本發明涉及一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法，屬于電化學冶金領域，具體可實現廢鈦料的回收并將其轉換為具有較高附加值的高純鈦。

背景技術

近年來，金屬鈦因為其優異的物理化學性質得到越來越多的重視，然而由于鈦工業的迅速發展造成的廢鈦問題日益凸顯。通常，鈦金屬在機加工過程中就能產生大約10-20wt％的廢料，而因為鈦金屬或鈦合金制備而成的民用或軍用產品的退役造成的廢鈦更是難以計數。另一方面，由于冶煉方式的限制，目前鈦依然屬于價格昂貴的金屬，因此廢鈦的回收無論從資源角度，還是從資本角度都有重要的意義。通常，廢鈦的處理主要通過兩種途徑，一種是將廢鈦進行回爐重熔，制備成鈦錠；另一種則是作為合金添加劑或者脫氧劑用于鋼鐵工業或者有色金屬工業。但這兩種途徑對廢鈦元素成分要求較高，同時回收所得產物相對廉價，難以體現金屬鈦的實際價值。相對而言，利用熔融鹽電解的方法將難以再次高效利用的廢鈦經陽極溶解，陰極沉積的方法制備成具有較高附加值的3N-5N高純鈦則顯得意義重大。熔融鹽電解的是一種成熟的堿金屬、堿土金屬以及鋁等工業化提取的方法。同時，以海綿鈦為陽極，采用熔融鹽電解的方式制備高純鈦也已經成功應用于工業化生產之中。因此本發明采用廢鈦料為可溶陽極，通過熔融鹽電解的方式制備高純鈦是一種具有較高技術保障的，有效的廢鈦回收手段。

發明內容

本發明提供一種熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法。相對于傳統回爐重熔或作為合金添加等處理方式，本發明可有效提高廢鈦料的回收價值；同時該方法對廢鈦料中其他元素要求較低，可廣泛用于大部分廢鈦料的回收。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：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、酸洗等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、不銹鋼等金屬為陰極，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。

上述熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法步驟一中，所述廢鈦含鈦量為10-100wt％，可以為機加工過程產生的切削、洗磨廢鈦料，也可以為航空航天、船舶潛艇、汽車民用等退役的鈦金屬及合金制品。

上述熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法步驟二中，所述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、立方體或圓筒等形狀的盛放廢鈦的框體；模具壓制的廢鈦陽極可以為長方體、立方體也可以為圓柱體，壓制壓力在0.1-100MPa之間。

上述熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法步驟三中，所述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主要指LiCl、NaCl、KCl、MgCl₂、CaCl₂、BaCl₂、LiF、NaF、KF、MgF₂、CaF₂、BaF₂、LiI、NaI、KI、MgI₂、CaI₂、BaI₂等兩種或多種的混合物；鹵化物熔融鹽的溫度在200-1200℃之間。

上述熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法步驟三中，所述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。

上述熔融鹽中電解廢鈦制備高純鈦的方法步驟四中，所述電解過程需保證陰、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。