CN101648275A - 一种用钙还原二氧化钛制取金属钛粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用钙还原二氧化钛制取金属钛粉的方法。以二氧化钛为原料,氯化钙为添加剂,钙作为还原剂,在真空度为1~10Pa、温度为900~1400℃的条件下,钙金属挥发为钙蒸气与置于上层的二氧化钛反应,得到钛金属及钙的氧化物,经稀酸洗涤、真空干燥而获得金属钛。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种用钙还原二氧化钛制取金属钛粉的方法,利用钙金属热还原二氧化钛制备金属钛,属于真空金属热还原制备金属材料技术领域。
二、技术背景
钛的熔点高,密度小,耐磨损,抗腐蚀,是一种具有一系列优异性能的金属。目前金属钛的制取,在工业上均采用克劳尔法。其原理是首先将富钛矿氯化,然后用金属钙热还原制取海绵钛。然而,其工艺复杂,生产成本相对较高,环境污染负荷重,也造成了钛及钛合金的价格较高,限制了钛的广泛应用。近年来,研究者们提出了许多关于钛金属制取的新方法。目前关于金属钛或钛基合金的炼制方法有:日本轻金属株式会社的小野胜敏,铃木亮辅所发表专利《金属钛的炼制方法及炼制装置》,其本质是热还原二氧化钛来制造钛的金属钛的炼制方法。其过程是在反应容器的内部收纳CaCl2和CaO的混合盐,电解前述熔融盐并把前述反应区域做成在熔融盐中存在1价钙离子和钙的强还原性熔融盐。向前述强还原性熔融盐中供给氧化钛,由1价钙离子和钙还原该氧化钛,同时进行由氧化钛的还原生成的金属钛的脱氧的炼制方法。攀枝花集团攀枝花钢铁研究院穆天柱等人发表的专利《一种钛物料还原得到金属钛的方法》,其内容是先将含钛物料与碳还原剂混合均匀,然后在混匀的原料中加入硅铁、金属Sn或金属Cu,然后进行还原,得到合金,还原所得合金与Zn或Pb在惰性气体保护下于常压800~1000℃下反应,生成Zn-Ti合金与真空条件下800~1200℃进行蒸馏,分离得到金属Ti与Zn或Pb。生产的金属钛纯度可达到99.7%以上。曹大力、王吉坤的《制备金属钛及钛基合金的方法》其主要内容是研制TiO2、TiCl4、TiCl2和氟钛酸为原料,在电解槽中电解TiO2、TiCl4和氟钛酸的一种或多种组合,通过电解或热还原-电解联合法,制备金属或钛基合金。将二氧化钛预制成型通以直流脱氧或采用金属(或金属化合物)预先热还原二氧化钛,制备出一定浓度氧的金属钛,然后铝、碱金属、碱土金属、稀土金属、金属铜、金属锌或金属铅的电解槽中电解进行终脱氧。
本发明是利用钙作为还原剂,在真空环境下,利用钙蒸气还原TiO2直接制备金属钛粉。该工艺具有流程短,工艺简单,过程引入杂质少,环境友好等特点。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种用钙还原二氧化钛制取金属钛粉的方法,利用钙金属热还原二氧化钛制备金属钛。
本发明按照如下步骤完成:
(1)以颜料级锐钛型二氧化钛为原料,分析纯氯化钙为添加剂,将TiO2和CaCl2以CaCl2∶TiO2=1~1wt%=1~10wt%混合均匀,0~10MPa压力下制成Φ10×5~Φ30×30mm的块料;
(2)以≥95.7%的钙金属为还原剂,按照反应(I)中二氧化钛摩尔当量的1-5倍配金属钙;
2Ca(g)+TiO2(s)=Ti(s)+2CaO(s) (I)
(3)将钙金属放置于的反应坩埚底部,块料放置在中间的钼制透板上,密封,把坩埚放入真空炉中,以5~15℃/min升温至900~1400℃,炉内压力控制在10~30Pa,在反应温度下保温120~360min,使钙蒸气与块状物料接触、反应,得到还原后块状物料;
(4)将还原后块状物料以浓度为3~5质量%的盐酸浸出6~10h,经过滤后将滤饼洗涤至pH值为6.5~7,在温度为80~100℃下,干燥6~10h,制得产品金属钛粉。
与公知技术相比起积极效果及优点:
本发明所得到的钛粉产物为灰色粉末其优点是:流程简单,便于操作,对环境友好。
四、具体实施方式
例1.称取颜料级锐钛型二氧化钛5g、工业用氯化钙5g、纯度≥95.7%的钙金属15g,将前二者混合并在6MPa压力下制成¢10×5的块状物;把钙金属放置于自制反应坩埚底部,块状物料放置在中间的铝制透板上,密封。把坩埚放入真空炉中。以5~10℃/min升温至1100℃,炉内压力稳定在8~10Pa,在反应温度保温360min,使钙蒸气充分与二氧化钛添加剂块状混料接触、反应;取料,并以浓度为4.48%的盐酸浸出8h,经过滤后将滤饼洗涤至pH值为6.5~7,放置于真空干燥箱中干燥,温度设定为90℃,干燥时间为6h;得到钛粉。
例2.称取颜料级锐钛型二氧化钛5g、工业用氯化钙2g、纯度≥95.7%的钙金属20g,将前二者混合并在3MPa压力下制成¢10×5的块状物;把钙金属放置于自制反应坩埚底部,块状物放置在中间的钼制透板上,密封。把坩埚放入真空炉中。以5℃/min升温至900℃温度,炉内压力稳定在10~15Pa,在反应温度保温300min,使钙蒸气充分与二氧化钛添加剂块状混料接触、反应;取料,以浓度为4.48%的盐酸浸出8h,经过滤后将滤饼洗涤至pH值为6.5~7,放置于真空干燥箱中干燥,温度设定为80℃,干燥时间为10h,得到钛粉。
例3.称取颜料级锐钛型二氧化钛5g、工业用氯化钙5g、纯度≥95.7%的钙金属10g,将前二者混合并在10MPa压力下制成¢30×30的块状物;把钙金属放置于自制反应坩埚底部,块状物放置在中间的钼制透板上,密封。把坩埚放入真空炉中。以15℃/min升温至1200℃,炉内压力稳定在20~30Pa,在反应温度保温120min,使钙蒸气充分与二氧化钛添加剂块状混料接触、反应;取料,并以浓度为4.48%的盐酸浸出6h,经过滤后将滤饼洗涤至pH值为6.5~7,放置于真空干燥箱中干燥,温度设定为90℃,干燥时间为8h得到钛粉。
Claims (1)
1、一种用钙还原二氧化钛制取金属钛粉的方法,其特征在于:其按如下步骤完成,
(1)以颜料级锐钛型二氧化钛为原料,分析纯氯化钙为添加剂,将TiO2和CaCl2以CaCl2∶TiO2=1~1wt%=1~10wt%混合均匀,0~10MPa压力下制成Φ10×5~Φ30×30mm的块料;
(2)以≥95.7%的钙金属为还原剂,按照二氧化钛摩尔当量的1-5倍配金属钙;
(3)将钙金属放置于的反应坩埚底部,块料放置在中间的钼制透板上,密封,把坩埚放入真空炉中,以5~15℃/min升温至900~1400℃,炉内压力控制在10~30Pa,在反应温度下保温120~360min,使钙蒸气与块状物料接触、反应,得到还原后块状物料;
(4)将还原后块状物料以浓度为3~5质量%的盐酸浸出6~10h,经过滤后将滤饼洗涤至pH值为6.5~7,在温度为80~100℃下,干燥6~10h,制得产品金属钛粉。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100217 |