技术领域

本发明涉及一种氟钛酸钠铝热还原制备海绵钛 的方法， 尤其涉及一种 低成本高效率可连续化作业的氟钛酸钠铝热还 原制备海绵钛的方法。

背景技术

国内外已知的海绵钛生产工艺主要有金属热还 原法、 电解法、 直 接热分解法和导电体介入反应法等，常用原料 包括卤化钛（^( 1 ₄ 、^ ₄ )、 氧化钛（Ti0 ₂ )和钛化合物 （K ₂ TiF ₆ 、 Na ₂ TiF ₆ )等。 纵观海绵钛的各种 生产工艺， 传统的四氯化钛镁热还原法（Krol l法）虽然已经成熟并工 业化， 但工艺复杂， 成本高， 并且污染环境， 限制了进一步的应用和推 广。 氟钛酸钠金属热还原法制备海绵钛的工艺，是 一种连续化低成本高 效率的生产方法， 能有效解决传统工艺中的诸多问题，在国内外 只有少 量报道， 至今没有成功工业化的案例。

发明内容

本发明提供了一种氟钛酸钠铝热还原制备海绵 钛的方法，

方案 1 : 氟钛酸钠用铝热还原法制备钛的方法：

所涉及到的方程式： 3Na ₂ TiF ₆ +4Al=3Ti+6NaF+4AlF ₃

方案 2: 氟钛酸钠用镁热还原方法制备海绵钛：

所涉及到的化学方程式：

3Na ₂ TiF ₆ +4Al=3Ti+6NaF+4AlF ₃

Na ₂ TiF ₆ +2Mg=Ti+2MgF ₂ +2NaF

该方法包括以下几个步骤：

反应步骤： 在真空条件下， 将铝、 辞混合， 再与氟钛酸钠进行反应； 分离步骤：反应完全后，通入惰性气体，提取 出上层液相中的 NaF、 A1F ₃ ; 蒸馏步骤： 在真空状态下， 蒸去剩余产物中的 Zn;

其中， 所述铝与辞质量比为 1: 2-1: 10。

优选的， 所述反应步骤中反应温度为 1000 °C。

优选的， 所述分离步骤中液相提取温度为 1050 °C。

优选的， 所述蒸馏步骤中蒸馏温度为 1000 °C

本发明还提供了另外一种氟钛酸钠铝热还原制 备海绵钛的方法， 包括 以下几个步骤： 反应步骤： 在真空通惰性气体的条件下， 将铝、 锌、 镁混合， 再加入氟 钛酸钠进行反应；

分离步骤：反应完全后，通入惰性气体，提取 出上层液相中的 NaF、 A1F ₃ 、 MgF ₂ ;

蒸榴步骤： 在真空状态下， 蒸去剩余产物中的 Mg、 Zn;

其中， 所述铝辞镁的质量比为 18 : 108： 1-1: 6： 1。

优选的， 所述反应步骤中反应温度为 950 °C。

优选的， 所述分离步骤中液相提取温度为 1050 °C。

优选的， 所述蒸镏步骤中蒸馏温度为 1100 °C

优选的， 所述蒸傭步骤中真空度至少为 IMPa。

本发明的有益效果是： 本发明采用以上技术方案， 与传统工艺相比， 工 艺流程短、 成本低、 并且环保无害， 海绵钛的还原率和产率可以与现有技 术媲美， 并且最后生成的海綿钛可直接用于工艺生产， 进一步节约了资源， 节省了成本。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细 说明：

方案 1 : 以锌为基体， 氟钛酸钠用铝热还原的方法制备海綿钛： 所涉及到的方程式： 3Na ₂ TiF ₆ +4Al=3Ti+6NaF+4AlF ₃

实施例 1 : 真空条件下， 将 36克铝和 72克锌混合， 再与 240克的氟 钛酸钠在 100 (TC下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050 °C提取出上层的 NaF、 A1F ₃ 液相；

在高真空 1000 °C状态下， 将剩余产物中的 Zn蒸馏出来， 得到海綿钛 45. 01克； 产物中含钛量为 87. 76%, 还原率为 82. 3%。

实施例 2: 真空条件下， 将 36克铝和 144克锌混合， 再与 240克的氟 钛酸钠在 1000 °C下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050 °C提取出上层的 NaF、 A1F ₃ 液相；

在高真空 1000 °C状态下， 将剩余产物中的 Zn蒸馏出来， 得到海綿钛 48. 22克； 产物中含钛量为 92. 07%, 还原率为 92. 5%。

实施例 3: 真空条件下， 将 36克铝和 216克锌混合， 再与 240克的氟 钛酸钠在 100 (TC下进行反应； 反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050 °C提取出上层的 NaF、 A1F ₃ 液相；

在高真空 1000 °C状态下， 将剩余产物中的 Zn蒸馏出来， 得到海綿钛

49. 4克； 产物中含钛量为 92. 29%, 还原率为 95%。

实施例 4: 真空条件下， 将 36克铝和 288克锌混合， 再与 240克的氟 钛酸钠在 100 (TC下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050 °C提取出上层的 NaF、 A1F ₃ 液相；

在高真空 1000 °C状态下， 将剩余产物中的 Zn蒸馏出来， 得到海綿钛

50. 26克； 产物中含钛量为 90. 92%, 还原率为 5. 2%。

实施例 5 : 真空条件下， 将 36克铝和 360克锌混合， 再与 240克的氟 钛酸钠在 1000 °C下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050 °C提取出上层的 NaF、 A1F ₃ 液相；

在高真空 1000 °C状态下， 将剩余产物中的 Zn蒸镏出来， 得到海綿钛 49. 7克； 产物中含钛量为 92. 14%, 还原率为 95. 4%。

表 1 : 试验数据

还原率 （％ ) = (实得海綿钛产物 X产物含 Ti量） /理论 Ti量 方案 2: 以辞镁为基体， 氟钛酸钠用铝热还原的方法制备海綿钛：

所涉及到的方程式：

3Na ₂ TiF ₆ +4Al = 3Ti+6NaF+4A lF ₃

Na ₂ Ti F ₆ +2Mg=Ti+2MgF ₂ +2NaF

实施例 6: 真空通惰性气体的条件下， 将 36克铝、 216克锌和 36克 镁混合， 再与 240克的氟钛酸钠在 95 (TC下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050 °C提取出上层的 NaF、 MgF ₂ 、 A1F ₃ 液相；

在高真空 1100°C状态下， 将剩余产物中的 Mg Zn蒸馏出来， 得到海 绵钛 48.36克； 产物中含钛量为 92.7%, 还原率为 93.4%

实施例 7: 真空通惰性气体的条件下， 将 36克铝、 216克锌和 18克 镁混合 再与 240克的氟钛酸钠在 95 (TC下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050°C提取出上层的 NaF MgF ₂ A1F ₃ 液相；

在高真空 1100°C状态下， 将剩余产物中的 Mg Zn蒸馏出来， 得到海 绵钛 47.8克； 产物中含钛量为 92.78%, 还原率为 92.4%

实施例 8: 真空通惰性气体的条件下， 将 36克铝、 216克锌和 9克镁 混合， 再与 240克的氟钛酸钠在 95CTC下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050°C提取出上层的 NaF MgF ₂ A1F ₃ 液相；

在高真空 1100°C状态下， 将剩余产物中的 Mg Zn蒸馏出来， 得到海 绵钛 47.91克； 产物中含钛量为 94.88%, 还原率为 94.7%

实施例 9: 真空通惰性气体的条件下， 将 36克铝、 216克锌和 2克镁 混合， 再与 240克的氟钛酸钠在 950°C下进行反应；

反应完全后静置， 通入惰性气体， 在 1050°C提取出上层的 NaF MgF ₂ A1F ₃ 液相；

在高真空 1100 状态下， 将剩余产物中的 Mg Zn蒸馏出来， 得到海 绵钛 46.3克； 产物中含钛量为 98.79%, 还原率为 95.3%

表 2: 试验数据

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说 明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明 。 对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若 干筒单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。