[發明專利]基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法

有效

• 申請號: 201810505595.4
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108441892B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 宋建勛;舒永春;何季麟
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C25C3/28
• 分類號: C25C3/28
• 代理公司: 北京衛智暢科專利代理事務所(普通合伙) 11557
• 代理人: 唐維鐵

1.基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，包括亞穩態高溫熔鹽的預熔精制處理、鈦離子源絡合和鈦離子源的電解精煉過程，其中，所述亞穩態高溫熔鹽為共晶鹽電解質或單一電解質；

其中，所述亞穩態高溫熔鹽為共晶鹽電解質，所述預熔精制處理包括：

（i）、預熔主體電解質，所述主體電解質是共晶鹽電解質中的主要成分；

（ii）、加入與主體電解質形成共晶鹽的其他電解質；

（iii）、在共晶溫度之上50℃的溫度下，使主體電解質與其他電解質充分混合、形成共晶鹽電解質；

（iv）、對共晶鹽電解質在真空下加熱，其中，加熱溫度設置在100~300 ℃之間，真空度設置在10^-2~10^-5 Pa之間，保持時間設置在6~12小時之間；

（v）、在氬氣氛中將共晶鹽電解質加熱至共晶點之上50℃的溫度，進行二次重熔，保持24小時；

（vi）、使用氯化氫氣體對共晶鹽電解質進行脫氧處理，脫氧處理時間設置在1~3小時之間；

若所述亞穩態高溫熔鹽為單一電解質，所述預熔精制處理包括：

（i）、預熔單一電解質；

（ii）、在熔點之上50℃的溫度下，使單一電解質熔融形成熔融電解質；

（iii）、對熔融電解質在真空下加熱，其中，加熱溫度設置在100~300 ℃之間，真空度設置在10^-2~10^-5 Pa之間，保持時間設置在6~12小時之間；

（iv）、在氬氣氛中將熔融電解質加熱至熔點之上50℃的溫度，進行二次重熔，保持24小時；

（v）、使用氯化氫氣體對熔融電解質進行脫氧處理，脫氧處理時間設置在1~3小時之間；

所述鈦離子源絡合包括：

將預熔精制處理后的共晶鹽電解質或單一電解質放置于氧化鋁坩堝中，添加鈦離子源，得到預混合物；所述鈦離子源為含低價鈦的物質或含高價鈦的物質，所述含低價鈦的物質為TiCl₂與TiCl₃混合鹽，或TiCl₂與共晶鹽電解質或單一電解質制成的熔鹽，所述含高價鈦的物質為TiCl₃；

將該混合物在氬氣保護下升溫至熔融溫度，使各離子充分混合均勻，獲得具有均相鈦離子的預備熔鹽；

將氟離子源按比例添加到該預備熔鹽中，待氟離子與鈦離子充分絡合，在工作溫度保持12~24小時，降溫；

所述鈦離子源的電解精煉過程中，在所述亞穩態高溫熔鹽中，鈦離子以絡合離子的形式穩定存在。

2.根據權利要求1所述的基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，在所述亞穩態高溫熔鹽中加入含氟離子的物質，所述氟離子與所述鈦離子形成絡合離子。

3.根據權利要求2所述的基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，所述氟離子與所述鈦離子的摩爾比設置為1:1~15:1。

4.根據權利要求3所述的基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，所述含氟離子的物質包括堿金屬或堿土金屬氟化物。

5.根據權利要求1所述的基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，所述鈦離子包括高價鈦離子和低價鈦離子。

6.根據權利要求5所述的基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，所述鈦離子為高價鈦離子時，高價鈦離子以絡合離子的形式穩定存在；所述鈦離子為低價鈦離子時，低價鈦離子轉化為高價鈦離子，然后高價鈦離子以絡合離子的形式穩定存在。

7.根據權利要求1所述的基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，所述鈦離子由鈦離子源提供，所述鈦離子源在所述亞穩態高溫熔鹽中的重量含量設置在2.0% ~15.0 %之間。

8.根據權利要求1所述的基于絡合離子的亞穩態高溫熔鹽電解精煉高純鈦的方法，其特征在于，所述亞穩態高溫熔鹽包括：LiCl、MgCl₂、LiCl-KCl、LiCl-RbCl、LiCl-CsCl、MgCl₂-LiCl、MgCl₂-NaCl、MgCl₂-KCl、MgCl₂-RbCl、CaCl₂-LiCl、CaCl₂-NaCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、CaCl₂、NaCl-KCl、NaCl-RbCl、NaCl-CsCl、MgCl₂-CsCl、CaCl₂-KCl、CaCl₂-RbCl。