YANG JUN (CN)
ZHOU ZHI (CN)
CHEN XUEMIN (CN)
YANG JUN (CN)
ZHOU ZHI (CN)
US4468248A | 1984-08-28 | |||
US4390365A | 1983-06-28 | |||
EP0298698A1 | 1989-01-11 |
WANG, WUYU: "Research on preparation of sponge titanium from fluoride salts by aluminothermic reduction method", CHINESE JOURNAL OF RARE METALS, vol. 20, no. 3, May 1996 (1996-05-01), pages 169 - 171
深圳市科吉华烽知识产权事务所 (CN)
权利要求书 1、 一种氟钛酸钾铝热还原法制备海绵钛的方法, 其特征在于, 包 括以下几个步骤: 反应步骤: 在真空条件下, 将铝、 辞混合, 再与氟钛酸钾进行反应; 蒸馏步骤: 在真空状态下, 蒸馏去除反应生成的 KF、 A1F3和 Zn; 冷却步骤: 焖炉冷却后得到海绵钛; 其中, 所述铝与辞的质量比为 1 : 2-1 : 10。 2、 一种氟钛酸钾铝热还原法制备海绵钛的方法, 其特征在于, 包 括以下几个步骤: 反应步骤: 在真空通氩气的条件下, 将铝、 镁混合, 再与氟钛酸钾进行 反应; 蒸馏步骤: 在真空状态下, 蒸馏去除反应生成的 KF、 A1F3、 MgF2、 Mg; 冷却步骤: 焖炉冷却后得到海绵钛; 其中, 所述铝与镁的质量比为 1 : 1-1 : 10。 3、 一种氟钛酸钾铝热还原法制备海绵钛的方法, 其特征在于, 包 括以下几个步骤: 反应步骤: 在真空通氩气的条件下, 将铝、 镁和辞混合, 再与氟钛酸 钾进行反应; 蒸馏步骤: 在真空状态下, 蒸去反应生成的 KF、 A1F3、 MgF2、 Mg与 Zn; 冷却步骤: 焖炉冷却后得到海绵钛; 其中, 所述铝辞镁的质量比为 2: 8: 0. 1-1 : 4: 1。 4、如权利要求 1或 3所述的制备海绵钛的方法, 其特征在于, 所述反 应步骤中反应温度为 800 °C。 5、如权利要求 2所述的制备海绵钛的方法, 其特征在于, 所述反应步 骤中反应温度为 750 °C。 6、如权利要求 1所述的制备海绵钛的方法, 其特征在于, 所述蒸馏步 骤中蒸馏温度为 1000 °C。 7、如权利要求 2或 3所述的制备海绵钛的方法, 其特征在于, 所述蒸 馏步骤中蒸馏温度为 1100 °C。 8、 如权利要求 1至 3任一项所述的制备海绵钛的方法, 其特征在于, 所述泠却步骤中冷却的时间为 10小时。 9、如权利要求 8所述的制备海绵钛的方法, 其特征在于, 所述冷却步 骤中冷却速率为 l°C/min。 |
本发明涉及一种氟钛酸钾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钾铝热还 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(TiCl 4 、 Ti l 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。 氟钛酸钾金 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
为了解决以上技术问题, 本发明提供了一种氟钛酸钾铝热还原法制备 海绵钛的方法, 包括以下几个步骤:
反应步骤: 在真空的条件下, 将铝、 辞混合, 再与氟钛酸钾进行反应; 蒸馏步骤: 在真空状态下, 蒸去反应生成的 KF、 A1F 3 和 Zn;
冷却步骤: 保持真空状态, 焖炉冷却后得到海绵钛;
其中, 所述铝与辞的质量比为 1 : 2-1 : 10。
优选的, 所述反应步骤中反应温度为 800 °C。
优选的, 所述蒸馏步骤中蒸馏温度为 1 000 °C。
本发明还提供了另外一种氟钛酸钾铝热还原法 制备海绵钛的方法, 包 括以下几个步骤:
反应步骤: 在真空通氩气的条件下, 将铝、 镁混合, 再与氟钛酸钾进行 反应;
蒸馏步骤: 在真空状态下, 蒸馏的方法蒸去反应生成的 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、
Mg;
冷却步骤: 保持真空状态, 焖炉冷却后得到海绵钛; 其中, 所述铝与镁的质量比为 1: 1-1: 10。
优选的, 所述反应步骤中反应温度为 750°C。
优选的, 所述蒸馏步骤中蒸馏温度为 1100°C。
本发明还提供了一种氟钛酸钾铝热还原法制备 海绵钛的方法, 包括以 下几个步骤:
反应步骤: 在真空通氩气的条件下, 将铝、 镁和辞混合, 再与氟钛酸 钾进行反应;
蒸馏步骤:在真空状态下,蒸馏的方法蒸去反 应生成的 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg与 Zn;
冷却步骤: 保持真空状态, 焖炉冷却后得到海绵钛;
其中, 所述铝辞镁的质量比: 2: 8: 0.1-1: 4: 1。
优选的, 所述反应步骤中反应温度为 800°C。
优选的, 所述蒸馏步骤中蒸馏温度为 1100°C。
优选的, 所述冷却步骤中冷却的时间为 10小时。
优选的, 所述冷却步骤中冷却速率为 l°C/min。
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,并且最后生成的海绵钛可直接用于工 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: 以辞为基体, 氟钛酸钾用铝热还原法制备钛的方法: 所涉及到的方程式: 3K 2 TiF 6 +4Al = 3Ti+6KF+4AlF 3
实施例 1: 真空条件下, 将 36克铝和 72克辞混合, 再与 240克的氟 钛酸钾在 800°C下进行反应;
真空状态下, 在 1000°C蒸馏掉以上反应生成的 KF、 A1F 3 和 Zn;
保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC/min, 得 到海绵钛 54.01克; 产物中含钛量为 73.4%, 还原率为 82.6%。
实施例 2: 真空条件下, 将 36克铝和 144克辞混合, 再与 240克的氟 钛酸钾在 800°C下进行反应;
真空状态下, 在 1000°C蒸馏除去以上反应生成的 KF、 A1F 3 和 Zn; 保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC/min, 得 到海绵钛 50.22克; 产物中含钛量为 90.8%, 还原率为 95% 实施例 3: 真空条件下, 将 36克铝和 216克辞混合, 再与 240克的氟 钛酸钾在 800°C下进行反应;
真空状态下, 在 1000°C蒸去以上反应生成 KF A1F 3 和 Zn;
保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC/min, 得 到海绵钛 59.4克; 产物中含钛量为 70.7%, 还原率为 87.5%
实施例 4: 真空条件下, 将 40克铝和 160克辞混合, 再与 240克的氟 钛酸钾在 800°C下进行反应;
真空状态下, 在 1000°C蒸去以上反应生成的 KF A1F 3 和 Zn;
保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC/min, 得 到海绵钛 48.39克; 产物中含钛量为 97%, 还原率为 97.8%
实施例 5: 真空条件下, 将 44克铝和 176克辞混合, 再与 240克的氟 钛酸钾在 800°C下进行反应;
真空状态下, 在 1000°C蒸去以上反应生成 KF A1F 3 和 Zn;
保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC/min, 得 到海绵钛 48.29克; 产物中含钛量为 98.6%, 还原率为 99.2%
表 1: 蒸馏试验数据
还原率(% ) = (实得海绵钛产物 X产物含 Ti量) /理论 Ti量 方案 2: 氟钛酸钾用铝-镁热还原方法制备海绵钛:
所涉及到的方程式:
3K 2 TiF 6 +4Al = 3Ti+6KF+4AlF 3
K 2 TiF 6 +2Mg=Ti+2MgF 2 +2KF 实施例 6: 真空通氩气的条件下, 将 36克铝和 21. 5克镁混合, 再与 240克的氟钛酸钾在 750 °C下进行反应;
真空状态下, 在 1100 °C蒸去以上反应生成 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg;
保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC /min, 得 到海绵钛 48. 93克; 产物中含钛量为 87. 5%, 还原率为 89. 2%。
实施例 7: 真空通氩气的条件下, 将 36克铝和 14. 5克镁混合, 再与 240克的氟钛酸钾在 750 °C下进行反应;
真空状态下, 在 1100 °C蒸去以上反应生成 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg;
保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC /min, 得 到海绵钛 47. 79克; 产物中含钛量为 92. 5%, 还原率为 92. 1%。
实施例 8: 真空通氩气的条件下, 将 36克铝和 7克镁混合, 再与 240 克氟钛酸钾在 750 °C下进行反应;
真空状态下, 在 1100 °C蒸去以上反应生成的 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg; 保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC /min, 得 到海绵钛 47. 56克; 产物中含钛量为 99. 2%, 还原率为 98. 3%。
实施例 9: 真空通氩气的条件下, 将 36克铝和 3. 5克镁混合, 再与 240克的氟钛酸钾在 750 °C下进行反应;
真空状态下, 在 1100 °C蒸去以上反应生成 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg;
保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC /min, 得 到海绵钛 50. 67克; 产物中含钛量为 91. 6%, 还原率为 96. 7%。
表 2: 蒸馏试验数据
方案 3: 以辞为基体, 氟钛酸钾用铝 -镁热还原制备方法
所涉及到的化学方程式:
3K 2 TiF 6 +4Al = 3Ti+6KF+4AlF 3 K 2 TiF 6 +2Mg=Ti+2MgF 2 +2KF
实施例 10: 真空通氩气的条件下, 将 36克铝、 36克镁, 以及 144克 辞混合, 再与 240克氟钛酸钾在 800 °C下进行反应;
真空状态下, 在 11 00 °C蒸去以上反应生成 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg与 Zn; 保持真空状态, 将产物焖炉冷却 1 0个小时, 冷却速率为 rC /min, 得 到海绵钛 45. 12克; 产物中含钛量为 96. 5%, 还原率为 90. 7%。
实施例 11 : 真空通氩气的条件下, 将 36克铝、 18克镁, 以及 144克 锌混合, 再与 240克氟钛酸钾在 800 °C下进行反应;
真空状态下, 在 11 00 °C蒸去以上反应生成 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg与 Zn; 保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC /min, 得到海 绵钛 45. 45克; 产物中含钛量为 98%, 还原率为 92. 8%。
实施例 12: 真空通氩气的条件下, 将 36克铝、 9克镁, 以及 144克 锌混合, 再与 240克氟钛酸钾在 800 °C下进行反应;
真空状态下, 在 11 00 °C蒸去以上反应生成 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg与 Zn; 保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC /min, 得到海 绵钛 47. 9克; 产物中含钛量为 99. 5%, 还原率为 99. 3%。
实施例 13: 真空通氩气的条件下, 将 36克铝、 2克镁, 以及 144克辞 混合, 再与 240克氟钛酸钾在 800 °C下进行反应;
真空状态下, 在 1100 °C蒸去以上反应生成 KF、 A1F 3 、 MgF 2 、 Mg与 Zn; 保持真空状态, 将产物焖炉冷却 10个小时, 冷却速率为 rC /min , 得 到海绵钛 48. 29克; 产物中含钛量为 98. 9%, 还原率为 99. 5%。
表 3: 蒸馏试验数据
实施 原料加入量, g 理论 实得 产物 还原 例 K 2 TiF 6 Al Zn Mg Ti 海绵 含 Ti 率, % f , g 钛产 量, %
物, g
10 240 36 144 36 48 45. 12 96. 5 90. 7
11 240 36 144 18 48 45. 45 98 92. 8
12 240 36 144 9 48 47. 9 99. 5 99. 3
1 3 240 36 144 2 48 48. 29 98. 9 99. 5 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。
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