CN101918318A - 生产钛盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供钛盐TP的工业化生产方法，所述方法包括以下步骤：i.从包含钛盐TP1的溶液中沉淀钛酸；ii.从含所述钛酸和酸的介质中生产含钛产物TP2；和iii.在高于170℃的温度下，将含钛产物TP3热转化成钛盐TP。

Description

生产钛盐的方法

本发明涉及钛盐的工业化生产方法，所述钛盐例如TiCl₄、TiBr₄、其它的卤化钛盐、单价阴离子的钛盐(TiX₄)、二价阴离子的钛盐TiX₂和三价阴离子的钛盐Ti₃X₄。特别地，本发明涉及不添加O₂和/或Cl₂的这种方法。

典型地，在流化床反应器中，在焦炭存在下于约1000℃的温度下通过使含二氧化钛的矿石与氯气反应来生产四氯化钛。排出的气体主要包含产物TiCl₄气体以及CO气体、CO₂气体和N₂气体。在氯化步骤中，可利用的矿石和焦炭的量相对于氯气是大量的，以确保氯气完全反应。

氯化过程向大气中排放多种污染物例如CO、CO₂和其它污染物如二噁英，必须限制这种排放。

通过钛盐如TiCl₃、TiBr₃或TiOCl₂的热转化能够生产四卤化钛。用于这种生产的原料价格昂贵且所述原料通常利用四卤化钛本身的还原或水解来生产：

TiCl₄+H₂＝＝＝＝＝TiCl₃

TiCl₄+H₂O＝＝＝＝＝TiOCl₂

TiCl₄+O＝＝＝＝TiOCl₂

通过谨慎地使TiCl₄与水反应能够制造高纯度的氯化氧钛。高纯TiOCl₂的成本比TiCl₄的成本高。因此，昂贵的TiOCl₂抑制了TiCl₄的工业化生产。

通常用钛酸来生产TiO₂。它在硫酸盐法中大量产生。在这种工业化生产中，在相对高的温度下并在其它污染物存在下，通过加热稀溶液来完成分离。由于在TiO₂的煅烧阶段之后对所述得到的产物进行转化，因此没有对以TiO₂溶解的方式来生产TiO₂进行尝试。

令人惊奇地发现，能够以使产生的钛酸容易地溶于酸中而获得浓的钛氧基盐溶液的方式来沉淀钛酸。例如在硫酸盐法中，从浸提钛铁矿而得到的溶液中沉淀钛酸。通过加热不纯的溶液而从上述溶液中沉淀钛酸，使得产物的纯度远低于生产TiCl₄和钛金属所需要的纯度。

在少量氢卤酸(HX)溶液中，得到的产物在溶液中具有相对低的溶解度。因此，为了生产四卤化钛和钛金属，在工业上并非借助于这种路线来生产TiOCl₂、TiOBr₂、TiOI₂。

令人惊奇地发现，借助于氧化法，能够以有竞争力的生产成本实现TiX₄的工业化生产方法。这种方法包括沉淀钛酸以生产钛酸、将所述钛酸溶于酸溶液中并在高于170℃的温度下使钛盐分解。

本发明中描述的工业方法变得可行是因为在所述方法的各个阶段中完成了几个发现和改进，这使得能够在钛工业所要求的纯度水平和成本下生产钛盐，尤其是用于生产钛金属。

本发明的目的是提供生产TiCl₄和其它钛盐(TiX₄)而不添加Cl₂或O₂的方法，所述方法不具有向大气中排放不期望的气体的不利之处。

根据本发明，生产的TiCl₄和其它钛盐的主要用途是作为钛金属工业的原料。

发明内容

考虑本领域的这种状况，现在根据本发明提供了通过钛盐的热转化而工业化生产含钛(IV)的产物TP的方法，所述方法包括以下步骤：

i.从包含钛盐TP1的溶液中沉淀钛酸；

ii.从含所述钛酸和酸的介质中生产含钛产物TP2；

iii.在高于170℃的温度下，将含钛产物TP3热转化成钛盐TP。

所述方法还包括在TP3的热转化阶段期间，由所述钛产物TP生产钛金属。另外，所述方法涉及通过TP3的热转化来生产其它钛盐。

在下文中，术语HX是指pK值低于2.5的强酸且X是指所述酸的阴离子和各种钛盐的阴离子。

在本发明的一个实施方案中，X为氯离子且TP为TiCl₄。在优选的实施方案中，阴离子X选自卤离子和单价阴离子(其中TP为TiX₄)、二价阴离子(其中TP为TiX₂)或三价阴离子(其中TP为Ti₃X₄)和它们的任意组合。

根据本发明，所述方法由至少3个阶段构成：

1.从含有钛盐的溶液中沉淀钛酸-将阶段1的含钛的盐称作TP1。

2.将阶段1中制得的钛酸转化成含钛的盐-将阶段2的含钛的盐称作TP2。

3.将含钛的盐TP3进行热转化以生产钛产品。

阶段1：沉淀钛酸

在下文中，术语钛酸是指TiO(OH)₂、其水合物(TiO(OH)₂·(H₂O)_n或溶剂化物(TiO(OH)₂·(HX)_n、(TiO(OH)₂·(溶剂)_n，并也指TiO(OH)₂的任何脱水形式或聚合形式。

根据本发明，借助于包括以下步骤的程序来实施钛酸的主要生产：

1.浸提含钛矿石；

2.对制得的钛氧基盐(TiOX_n)进行提纯；和

3.从所述溶液沉淀钛酸。

在本发明的优选的实施方案中，从通过浸提钛铁矿或其它含钛矿石而得到的溶液中生产钛氧基盐TP1。

为了生产适用于生产钛金属的TiCl₄和其它TiX₄盐，其纯度必须非常高。

在更优选的实施方案中，对钛氧基盐TP1进一步提纯以提供钛与所有多价阳离子的比例高于97％的溶液。

在更优选的实施方案中，钛与所有多价阳离子的比例高于99％，且在更优选的实施方案中，钛与所有多价阳离子的比例高于99.9％。

在优选的实施方案中，可以使用一种或多种常规的方法例如萃取、结晶、和在离子交换剂上进行的分离或任意其它提纯方法，对所述钛氧基盐进行提纯。

在更优选的实施方案中，通过对其复盐进行结晶而对钛氧基盐TP1进一步提纯。在本发明的优选的实施方案中，所述复盐选自钛氧基单价阳离子阴离子。在优选的实施方案中，钛氧基复盐为硫酸钛氧基铵。通过添加碱以增大pH来从所述复盐溶液中沉淀钛酸。

在另一个优选的实施方案中，通过从浸提之后得到的溶液中使得钛氧基盐结晶，来提纯钛氧基盐。在优选的实施方案中，使用选自冷却、蒸发、添加抗溶剂和它们的组合的方法来引发结晶。

在优选的实施方案中，所述抗溶剂为酸。在另一个优选的实施方案中，所述酸为H₂SO₄。

已经发现，与更高温度下的溶液相比，钛酸更易于溶于低温下的酸溶液中。在优选的实施方案中，钛酸在低于90℃的温度下从溶液中沉淀。在更优选的实施方案中，钛酸在低于50℃的温度下从溶液中沉淀，在更优选的实施方案中，钛酸在低于30℃的温度下从溶液中沉淀。

为了获得工业化生产TiX4的方法，生产成本应不太高。

为了这样做，开发了钛酸的沉淀程序以使钛酸易于溶于HX溶液中，以生产高浓度的盐TP2。

已经发现，通过向钛氧基盐TP1的溶液中添加碱而沉淀的钛酸，更容易溶解，如果良好地搅拌溶液且其在酸性溶液中溶解度更大的话，则它在更低pH水平的溶液中比在更高pH水平下更易沉淀。因此，溶液中局部的高pH水平导致难以溶解所产生的物质。还发现，溶液中存在硫酸盐有助于生产具有高溶解度的钛酸。

在优选的实施方案中，通过向良好搅拌的溶液中添加碱溶液来沉淀钛酸。在更优选的实施方案中，从缓冲溶液中沉淀钛酸。在更优选的实施方案中，所述缓冲溶液含有硫酸根离子或其它酸性缓冲剂。

在优选的实施方案中，缓冲溶液的浓度高于10％。在更优选的实施方案中，缓冲溶液的浓度高于20％。在最佳实施方案中，缓冲溶液的浓度接近于其饱和浓度。

在优选的实施方案中，通过向TP1溶液中添加浓度低于3M的碱溶液来沉淀钛酸。在更优选的实施方案中，碱溶液的浓度低于1M且在更优选的实施方案中，碱的浓度低于0.5M。

在优选的实施方案中，碱溶液为由氨水组成的溶液。在更优选的实施方案中，所述碱溶液为由氨水和铵盐组成的溶液。

已经发现，钛盐在许多溶剂中的溶解度出奇地高。例如，氯化氧钛在甲醇溶液中的浓度高于25％。由此，钛盐在各种链烷醇中的溶解度高得足以使这种溶剂能够在工业上用于溶解钛盐并从这种溶液中沉淀干燥的钛酸。在所述溶剂中，溶剂可以选自链烷醇、亲水性溶剂如丙酮、与钛产生络合物的溶剂如TBP、DMF、甲醛、DMSO和其它溶剂。萃取剂为例如可萃取钛盐的阴离子和阳离子两者的胺萃取剂(由此形成耦合萃取剂)和酸性萃取剂如DEHPA和其它物质。

为了使得能够热转化盐TP3，水含量应该低。高的水含量将导致氧化钛的热沉淀和/或使得在所述方法中使用的还原的钛盐发生氧化。

在优选的实施方案中，在溶剂溶液中从钛盐TP1沉淀钛酸盐(titanic salt)。在更优选的实施方案中，钛酸盐溶液中的溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或其它链烷醇、DMSO、含N的亲水性溶剂如DMF、甲基甲酰胺、甲酰胺吡啶、嘧啶(pyramiding)及其衍生物、和它们的组合。在另一个优选的实施方案中，钛酸盐溶液中的溶剂选自碱性萃取物和酸性萃取剂。在优选的实施方案中，从水溶液中沉淀钛酸。在另一个优选的实施方案中，从贫水的溶液中沉淀钛酸盐。

在优选的实施方案中，从由有机溶剂组成的介质中沉淀钛酸。

发现在将钛酸溶于酸中生产含钛产物之前从钛酸中除去水分，使得下一阶段更简单且产物TP的生产变得更可行。在干燥方法中，可以使用以下方法之一：用亲水性溶剂如甲醇或更高级的链烷醇来洗涤钛酸，通过在产物上方通过气体(如空气)来提取水，使用固体吸湿材料如分子筛或在真空下干燥或任何其它干燥方法。

在另一个优选的实施方案中，在钛酸溶解之后，对钛盐TP2进行干燥。可以使用任何干燥方法。

在优选的实施方案中，使用选自以下的方法来对钛酸进行干燥：用溶剂洗涤、与气体接触、与吸湿固体接触、与浓溶液接触或在真空下干燥、或它们的组合。

发现钛酸能够溶于酸性溶液中以产生含钛产物TP2。为了生产钛金属，所述酸选自氢卤酸(acid halides)和pK值低于2.5的其它酸，这些酸在钛金属发生还原的条件下是化学稳定的。

在优选的实施方案中，将钛酸溶于含强酸的溶液中。在更优选的实施方案中，将钛酸溶于由氢卤酸组成的溶液中，且在更优选的实施方案中，将钛酸溶于HCl溶液中。

在优选的实施方案中，将钛酸溶于水溶液中。在更优选的实施方案中，将钛酸溶于水含量低的溶剂中。

在其它优选的实施方案中，对含钛产物溶液进行干燥以除去溶液中存在的水。

在另一个优选的实施方案中，对含钛产物TP2进行结晶以提供水含量低的固体。

在另一个优选的实施方案中，对含钛产物TP2进行结晶以提供水含量低的固体。

在另一个优选的实施方案中，对含钛产物TP2进行结晶以提供固体溶剂化物，其中所述溶剂化物选自酸HX或溶剂和它们的组合。

在更优选的实施方案中，TP2未被溶剂化。

在优选的实施方案中，产物TP2选自钛盐。

在优选的实施方案中，存在于盐TP2中的阴离子为单价阴离子。在更优选的实施方案中，盐TP2的阴离子为卤素。在更优选的实施方案中，盐TP2的阴离子为Cl。

热转化阶段

能够被热转化成TP的钛盐TP3

1.钛盐TP2，其中有卤化氧钛TiOX₂；

2.还原的钛盐(如TiCl₃、TiCl₂、TiBr₃和TiBr₂)；

3.还原的氧代钛盐(如TiOBr或TiOCl)。

在优选的实施方案中，通过对TiOX₂进行热分解来生产产物TP。在这种情况下，TP3为钛盐TP2。

方程式1：TiOX₂＝＝＝＝＝TiX₄+TiO₂

在优选的实施方案中，在由TiOX₂、HF、含氟化物的盐和它们的组合构成的介质中进行TiOX₂的热分解。

在优选的实施方案中，通过TiX₃的热分解来生产产物TP

方程式2：TiX₃＝＝＝＝＝＝＝TiX₄+TiX₂T＞350℃

在优选的实施方案中，热转化温度高于550℃。在更优选的实施方案中，所述温度高于600℃。在另一个实施方案中，利用热来生产产物TP。

在优选的实施方案中，在高于500℃的温度下使TiCl₃与TiO₂反应。在更优选的实施方案中，在高于650℃的温度下实施所述反应。

方程式3：2TiXl₃+TiO₂＝＝＝＝＝2TiOX+TiX₄

在优选的实施方案中，在高于500℃的温度下使TiCl₃与O₂反应。在更优选的实施方案中，在高于650℃的温度下实施所述反应。

方程式4：3TiX₃+1/2O₂＝＝＝＝TiOX+TiX₄

在优选的实施方案中，在高于250℃的温度下，使TiX₃与HX反应。在更优选的实施方案中，在高于400℃的温度下实施所述反应。

方程式5：TiX₃+HX＝＝＝＝TiX₄+1/2H₂

在优选的实施方案中，通过TiX₂在高于600℃的温度下的热分解来生产产物TP。在更优选的实施方案中，在高于700℃的温度下实施所述反应。

方程式6：TiX₂＝＝＝＝TiX₄+Ti

在优选的实施方案中，通过方程式7：TiOX₂+TiX₃＝＝＝TiX₄+2TiOX的热重排来生产产物TP。

将副产物转化成TP3

1.TiO₂的转化

在优选的实施方案中，在高于600℃的温度下将产物TiO₂转化成金红石。

在更优选的实施方案中，使用包括以下步骤的方法将产物TiO₂转化成TP：

i.用由pK值高于2.5的强酸组成的溶液进行浸提；和

ii.形成由TiOX₂组成的颗粒。

在优选的实施方案中，在高于500℃的温度下使产物TiO₂与二价钛盐TiX₂进行反应。

方程式8：TiO₂+TiX₂＝＝＝＝2TiOX

方程式9：TiOX+2HX＝＝＝＝＝TiX₃+H₂O

在优选的实施方案中，方程式8中所述的反应在高于600℃下进行。

在更优选的实施方案中，使用由以下步骤构成的方法将产物TiO₂转化成TP：

方程式10：TiO₂+2TiX₃＝＝＝＝＝＝2TiOX+TiX₄

方程式9：TiOX+2HX＝＝＝＝＝TiX₃+H₂O

在优选的实施方案中，在高于600℃的温度下进行热重排。在优选的实施方案中，在高于650℃的温度下进行热重排。

方程式11：3TiOX＝＝＝＝＝＝＝TiO₂+TiX₃

在优选的实施方案中，使用包括以下步骤的方法将产物TiCl₂转化成TP：

方程式12：TiX₂+TiOX₂＝＝TiOX+TiCl₃；

方程式13：TiOX+HX＝＝TiX₃+H₂O(气体)；和

方程式14：TiX₃＝＝＝＝TiX₄+TiX₂；

其中在方程式12所述的步骤中的温度高于550℃。

TP2的还原

能使用多种还原剂将TiX₄还原成Ti(III)。在科学文献中未指明的是，使用钛氧基盐(TiOX₂)作为原料同样能做到这一点。

非常惊奇地发现，能够使用氢气还原钛氧基盐，以提供TiOX(利用Ti₂OSO₄或卤化氧钛(titanyl halogens)如TiOCl₂测试)。在水溶液或溶剂溶液中，即使在室温下，利用加氢催化剂能够使得反应非常良好地进行。如果在强酸性溶液中进行还原，产生的不是TiOX而是TiX₃。

在优选的实施方案中，将Ti(IV)盐还原成Ti(III)盐。在优选的实施方案中，在由TiOX₂、氢气和加氢催化剂和它们的组合组成的溶液中进行还原。

如果生产TiOX，能够通过添加HX而将其转化成TiX₃。

方程式15：TiOXl₂+H₂＝＝＝＝TiOX+HX

方程式16：TiOX+2HX＝＝＝＝TiX₃

在优选的实施方案中，通过向由Ti(IV)盐组成的介质中添加还原剂来对Ti(IV)盐进行还原以提供Ti(III)盐。

在优选的实施方案中，借助于下列路线将TP2转化成产物TP：

方程式17：4TiOX₂+还原剂(4e-)＝4TiOX+还原剂X₄

方程式18：4TiOX+8HX＝＝＝＝＝＝4TiX₃+4H₂O

在第二阶段2期间或在第二和第三阶段之间除去水。

方程式19：4TiX₃＝＝＝＝＝2TiX₄+2TiX₂热转化

方程式20：2TiX₂＝＝＝＝＝TiX₄+Ti(0)热转化

总反应：4TiOX₂+8HX＝＝＝＝3TiX₄+1Ti(0)+4H₂O+被氧化了的还原剂

在优选的实施方案中，在方程式1-X中的阴离子X为阴离子，优选单价阴离子，更优选为选自卤素的阴离子和它们的组合，且更优选选自Cl或Br和它们的组合。

在优选的实施方案中，还原剂为H₂且利用催化剂来进行还原。

在优选的实施方案中，还原剂为金属。

在更优选的实施方案中，还原剂选自钛、镁、钠、铁和它们的组合。在优选的实施方案中，还原剂选自无机还原剂化合物或有机还原剂化合物或它们的组合。

在更优选的实施方案中，方程式17中的还原剂为TiX₂。

在更优选的实施方案中，在包括以下步骤的方法中生产TP：

方程式21：2TiOX₂+TiX₂＝TiOX+TiX₃还原

方程式22：TiOX+TiX₃+2HX＝＝＝＝＝＝2TiX₃+2H₂O  酸化以获得产物TP3

方程式23：在阶段2期间或在该阶段之后且在阶段3之前除去水。

方程式24：TiX₃＝＝＝＝＝TiX₄+TiX₂热转化

将TiX₂返回至阶段1

总过程为：2TiOX₂+4HX＝＝＝＝＝2TiX₄+2H₂O

由钛酸与酸反应所产生的钛氧基盐且尤其是卤化氧钛含有大量的水。由于其吸湿性质，非常难以除去水。钛氧基盐的热转化通常引起以下反应

方程式25：TiOX₂＝＝＝＝＝TiO₂+2HX。

由此，热转化产物为TiO₂。

惊奇地发现，借助于钛酸路线生产的TiOX₂能够被干燥除水至这样的程度：它能够用于热转化反应以生成TP产物TiX₄。

在优选的实施方案中，方程式1～25中的阴离子选自Cl、Br、I和F以及它们的组合。

在优选的实施方案中，方程式1～25中的产物TP选自TiCl₄、TiBr₄、TiI₄和TiF₄和它们的组合。

尽管现在结合下列实施例中特定的优选的实施方案对本发明进行了详细描述以使得其各方面被更充分地理解和了解，但是不打算将本发明限制为这些具体的实施方案。相反，打算覆盖可包括在本发明范围内的所有替代、修改和等价物，如同在附属的权利要求书中所界定的。因此，包括优选实施方案的下列实施例将用于说明本发明的实践，应理解为利用实施例而进行具体显示且仅用于说明本发明优选的实施方案的示例性讨论的目的，提供所述实施例的目的被认为是非常有用的且易于对规范化程序以及本发明的原理和概念方面的说明进行理解。

实施例1

钛酸的沉淀

向小瓶内添加1kg的10％的TiOSO₄溶液和4.5kg的5％的NH₃溶液。对悬浮物进行过滤并用水洗涤。用乙酸乙酯洗涤1kg的湿滤饼3次，以除去痕量的水。将550g所得到的均匀悬浮物添加至小瓶内。向悬浮物中添加50g的气体HBr并搅拌2小时。过滤并干燥沉淀物(A)。

实验2：

向烧杯中添加在实验1中得到的10g干燥沉淀物。使300℃的N₂流过所述小瓶。将出口气体冷却至20℃并对液体进行分析，发现为TiCl₄。对其余固体进行洗涤并进行分析。发现固体为TiCl₂。

实验3：

向烧杯中添加在实验1中得到的10g干燥沉淀物。使300℃的N₂流过所述小瓶。将出口气体冷却至20℃并对液体进行分析，发现为TiCl₄。向帕尔装置(高压混合反应器)中引入该液体和0.2g的0.5％Pd/碳催化剂。在120℃和20atm下，引入气态氢气并持续4小时。释放并冷却气体。排出的气体含有HCl。剩余在帕尔装置中的为2.51g的紫色固体(C)，发现为TiCl₃。将2.51g剩余固体加热(在N₂下)至500℃。缓慢释放气体并发现包含TiCl₄。在1小时之后，打开所述帕尔装置。对剩余固体(D)进行分析，发现含有TiCl₂。在陶瓷管中将1g固体(D)加热至900℃并持续4小时。释放TiCl₄并在20℃下进行收集。冷却所述管并打开。对管中发现的固体进行分析并发现为Ti金属。

实施例4：

向小瓶内添加1kg的10％的TiOSO₄溶液和4.5kg的5％的NH₃溶液。对悬浮物进行过滤并用水洗涤。向小瓶内添加550g得到的滤饼。向悬浮物中添加50g气体HCl，同时进行搅拌以获得清澈溶液。向帕尔装置中引入200g的清澈溶液和2g的Pd/碳催化剂，并在100℃下进行搅拌。引入H₂气体并持续3小时。在3小时之后，温度升至120℃且将气体排出。排出的气体含有水、HCl和H₂。在3小时之后，冷却帕尔装置并打开。发现了TiCl₃颗粒。然后，将帕尔装置内的温度升至500℃。对从帕尔装置排出的气体进行冷却，发现为TiCl₄。在3小时之后，冷却帕尔装置并打开。在帕尔装置中存在固体颗粒。发现所述固体为TiCl₂。

向陶瓷管中引入10g在先前步骤中生产的TiCl₂。将所述管加热至900℃。对从所述管排出的气体进行冷却并进行分析，发现为TiCl₄。在3小时之后，将所述管冷却至室温。在管中发现钛金属。

实施例5：

向小瓶内添加1kg的10％的TiOSO₄溶液和4.5kg的5％的NH₃溶液。对悬浮物进行过滤并用水洗涤。向小瓶内添加550g得到的滤饼。向悬浮物中添加60g气体HBr，同时进行搅拌以获得清澈溶液。向帕尔装置中引入200g的清澈溶液和2g的Pd/碳催化剂，并在100℃下进行搅拌。引入H₂气体并持续3小时。在3小时之后，温度升至120℃且将气体排出。排出的气体含有水、HBr和H₂。在3小时之后，冷却帕尔装置并打开。发现了TiBr₃颗粒。

然后，将帕尔装置内的温度升至500℃。对从帕尔装置排出的气体进行冷却，发现为TiBr₄。在3小时之后，冷却帕尔装置并打开。在帕尔装置中存在固体颗粒。发现所述固体为TiBr₂。

向陶瓷管中引入10g在先前步骤中生产的TiBr₂。将所述管加热至900℃。对从所述管排出的气体进行冷却并进行分析，发现为TiBr₄。在3小时之后，将所述管冷却至室温。在管中发现钛金属。

对本领域技术人员显而易见的是，不能将本发明限制为前述实施例的细节，且可以将本发明以其它具体形式来体现而不背离其基本属性，因此，期望的是，认为提供的实施方案和实施例在各方面都是示例性的而不是限制性的，参照附属的权利要求而不是前述说明书，因此，打算在其中包括在权利要求的含义和等价范围内的所有变化。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.钛盐TP的工业化生产方法，所述方法包括以下步骤：

i.从包含钛盐TP1的溶液中沉淀钛酸；

ii.从由所述钛酸和酸组成的介质中生产含钛产物TP2；

iii.通过选自脱水、酸化、还原和它们的组合的方法将所述含钛产物TP2转化成含钛产物TP3；和

iv.在高于170℃的温度下，将所述含钛产物TP3热转化成钛盐TP。

2.根据权利要求1的方法，还包括对所述钛盐TP进行处理以生产钛金属的步骤。

3.根据权利要求1的方法，其中所述含钛产物TP3选自TiCl₃、TiCl₂、TiCl₃、TiCl₂、TiBr₃、TiBr₂和它们的组合。

4.根据权利要求1的方法，其中TP1选自钛氧基盐。

5.根据权利要求1的方法，其中从通过浸提钛铁矿或其它含钛矿石而得到的溶液中生产所述钛氧基盐TP1。

6.根据权利要求1和权利要求5的方法，其中对所述钛氧基盐TP1进行进一步提纯以提供钛与所有多价阳离子之间的比例高于99％的溶液。

7.根据权利要求1和6的方法，其中所述提纯方法选自结晶、萃取、在阳离子交换剂上进行的吸附、蒸馏和它们的组合。

8.根据权利要求1和权利要求5的方法，其中所述提纯方法选自钛氧基盐的结晶和钛氧基复盐的结晶和它们的组合。

9.根据权利要求1的方法，其中用于生产含钛产物TP2的酸的pK高于2.5。

10.根据权利要求1的方法，其中用于生产含钛产物TP2的酸选自HCl、HBr、HI、HNO₃、H₂SO₄、H₃PO₄和它们的组合。

11.根据权利要求1的方法，其中所述含钛产物TP3选自盐TiOX₂、TiOX、TiX₃、TiX₂和它们的组合。

12.根据权利要求1的方法，其中对所述含钛产物TP3进行干燥以除去水。

13.根据权利要求1的方法，其中利用还原剂对所述含钛产物TP2进行还原。

14.根据权利要求1和13的方法，其中所述还原剂选自氢气、无机还原剂、金属、有机还原剂和它们的组合。

15.根据权利要求1的方法，其中通过利用还原剂对TP2进行还原来得到所述含钛产物TP3。

16.根据权利要求1和15的方法，其中所述还原剂选自氢气、金属、无机还原剂、有机还原剂和它们的组合。

17.根据权利要求1和15的方法，其中所述还原剂选自TiX₂、TiX₃、TiOX钛金属和它们的组合。

18.根据权利要求1和15的方法，其中所述还原剂是选自镁、铁、锌铝和它们的组合的金属。

19.根据权利要求1和15的方法，其中在由氢气和加氢催化剂组成的介质中进行所述还原。

20.根据权利要求1的方法，其中所述钛盐TP3为TiOX₂。

21.根据权利要求1和20的方法，其中在高于170℃的温度下进行所述热转化。

22.根据权利要求1和20的方法，其中在高于250℃的温度下进行所述热转化。

23.根据权利要求1的方法，其中所述TP3为至少两种钛盐的混合物。

24.根据权利要求1和23的方法，其中所述混合物由TiOX₂和选自TiXl₃、TiX₂和TiOX的含钛盐组成。

25.根据权利要求1和23的方法，其中所述混合物由TiX₃和选自TiOX、TiX₂、TiOX₂和它们的组合的含钛盐组成。

26.根据权利要求1的方法，其中TP3为选自TiX₃、TiOX和它们的组合的钛盐。

27.根据权利要求1和26的方法，其中所述热转化的温度高于450℃。

28.根据权利要求1和26的方法，其中所述热转化的温度高于600℃。

29.根据权利要求1的方法，其中所述混合物由TiX₂组成。

30.根据权利要求1和29的方法，其中所述热转化的温度高于700℃。

31.根据权利要求1的方法，其中所述热转化产物选自TiX₄和TiO₂。

32.根据权利要求1和31的方法，其中利用选自氢卤酸、H₂SO₄和它们的组合的酸来浸提所述TiO₂。

33.根据权利要求1和32的方法，其中对所述浸提产物进行进一步处理来生产所述产物TP。

34.根据权利要求1和31的方法，其中所述TiO₂与TiX₂反应。

35.根据权利要求1和34的方法，其中所述反应的产物包括TiOX。

36.根据权利要求1的方法，其中所述TP3为至少两种钛盐的混合物。

37.根据权利要求1的方法，其中所述钛盐TP3为TiX₃且在高于450℃的温度下进行所述热转化。

38.根据权利要求1的钛盐TP的工业化生产方法，所述方法包括以下步骤：

i.生产含钛产物TP2，其中TP2选自卤化氧钛；

ii.在高于178℃的温度下对所述卤化氧钛进行热转化以生产所述产物TP和TiO₂；和

iii.将所述产物TiO₂转化成含钛氧基的盐。

39.根据权利要求1和38的方法，其中将所述TiO₂溶于酸中。

40.根据权利要求1和38的方法，其中在高于170℃的温度下使所述TiO₂与还原的钛源反应。

41.根据权利要求1的用于生产钛产物TP和TiX₃的方法，其中所述方法包括以下步骤：

i.生产含钛产物TP3，其中TP3选自三价钛的卤化物；

ii.在高于400℃的温度下对所述还原的钛卤化物进行热转化以生产所述产物TP和TiX₂；和

iii.形成由TiX₂和TiOX₂组成的介质以生产TiX₃。

42.根据权利要求41的方法，其中所述介质由HX、TiX₂和TiOX组成。

43.根据权利要求41的方法，其中所述介质由TiX₂和TiOX组成且在所述反应结束之后向所述介质中添加HX。

44.根据权利要求1的用于生产钛产物TP的方法，其中所述方法包括以下步骤：

i.生产含钛产物TP2，其中TP2选自TiOX₂；

ii.生产还原的钛盐TiX₃；和

iii.在高于400℃的温度下对所述还原的钛卤化物进行热转化以生产所述产物TP和TiX₂。

45.根据权利要求44的方法，其中对所述TiX₂进行热分解以提供钛金属和钛产物TP。

46.根据权利要求45的方法，其中使所述TiX₂与sTiOX₂反应以提供由TiX₃组成的产物。

47.根据权利要求44和46的方法，其中所述反应介质还含有酸HX。

48.根据权利要求44和45的方法，其中在所述反应开始之后向所述反应介质中添加酸HX。

Claims (48)

1.钛盐TP的工业化生产方法，所述方法包括以下步骤：

i.从包含钛盐TP1的溶液中沉淀钛酸；

ii.从由所述钛酸和酸组成的介质中生产含钛产物TP2；

iii.在高于170℃的温度下，将含钛产物TP3热转化成钛盐TP。

2.根据权利要求1的方法，还包括对所述钛盐TP进行处理以生产钛金属的步骤。

3.根据权利要求1的方法，其中所述钛盐TP3选自TiCl₃、TiCl₂、TiCl₃、TiCl₂、TiBr₃、TiBr₂和它们的组合。

4.根据权利要求1的方法，其中TP1选自钛氧基盐。

5.根据权利要求1的方法，其中从通过浸提钛铁矿或其它含钛矿石而得到的溶液中生产所述钛氧基盐TP1。

6.根据权利要求1和权利要求5的方法，其中对所述钛氧基盐TP1进行进一步提纯以提供钛与所有多价阳离子之间的比例高于99％的溶液。

7.根据权利要求1和6的方法，其中所述提纯方法选自结晶、萃取、在阳离子交换剂上进行的吸附、蒸馏和它们的组合。

8.根据权利要求1和权利要求5的方法，其中所述提纯方法选自钛氧基盐的结晶和钛氧基复盐的结晶和它们的组合。

9.根据权利要求1的方法，其中用于生产含钛产物TP2的酸的pK高于2.5。

10.根据权利要求1的方法，其中用于生产含钛产物TP2的酸选自HCl、HBr、HI、HNO₃、H₂SO₄、H₃PO₄和它们的组合。

11.根据权利要求1的方法，其中所述含钛产物TP3选自盐TiOX₂、TiOX、TiX₃、TiX₂和它们的组合。

12.根据权利要求1的方法，其中对所述含钛产物TP3进行干燥以除去水。

13.根据权利要求1的方法，其中利用还原剂对所述含钛产物TP2进行还原。

14.根据权利要求1和13的方法，其中所述还原剂选自氢气、无机还原剂、金属、有机还原剂和它们的组合。

15.根据权利要求1的方法，其中通过利用还原剂对TP2进行还原来得到所述含钛产物TP3。

16.根据权利要求1和15的方法，其中所述还原剂选自氢气、金属、无机还原剂、有机还原剂和它们的组合。

17.根据权利要求1和15的方法，其中所述还原剂选自TiX₂、TiX₃、TiOX钛金属和它们的组合。

18.根据权利要求1和15的方法，其中所述还原剂是选自镁、铁、锌铝和它们的组合的金属。

19.根据权利要求1和15的方法，其中在由氢气和加氢催化剂组成的介质中进行所述还原。

20.根据权利要求1的方法，其中所述钛盐TP3为TiOX₂。

21.根据权利要求1和20的方法，其中在高于170℃的温度下进行所述热转化。

22.根据权利要求1和20的方法，其中在高于250℃的温度下进行所述热转化。

23.根据权利要求1的方法，其中所述TP3为至少两种钛盐的混合物。

24.根据权利要求1和23的方法，其中所述混合物由TiOX₂和选自TiXl₃、TiX₂和TiOX的含钛盐组成。

25.根据权利要求1和23的方法，其中所述混合物由TiX₃和选自TiOX、TiX₂、TiOX₂和它们的组合的含钛盐组成。

26.根据权利要求1的方法，其中TP3为选自TiX₃、TiOX和它们的组合的钛盐。

27.根据权利要求1和26的方法，其中所述热转化的温度高于450℃。

28.根据权利要求1和26的方法，其中所述热转化的温度高于600℃。

29.根据权利要求1的方法，其中所述混合物由TiX₂组成。

30.根据权利要求1和29的方法，其中所述热转化的温度高于700℃。

31.根据权利要求1的方法，其中所述热转化产物选自TiX₄和TiO₂。

32.根据权利要求1和31的方法，其中利用选自氢卤酸、H₂SO₄和它们的组合的酸来浸提所述TiO₂。

33.根据权利要求1和32的方法，其中对所述浸提产物进行进一步处理来生产所述产物TP。

34.根据权利要求1和31的方法，其中所述TiO₂与TiX₂反应。

35.根据权利要求1和34的方法，其中所述反应的产物包括TiOX。

36.根据权利要求1的方法，其中所述TP3为至少两种钛盐的混合物。

37.根据权利要求1的方法，其中所述钛盐TP3为TiX₃且在高于450℃的温度下进行所述热转化。

38.根据权利要求1的钛盐TP的工业化生产方法，所述方法包括以下步骤：

i.生产含钛产物TP2，其中TP2选自卤化氧钛；

ii.在高于178℃的温度下对所述卤化氧钛进行热转化以生产所述产物TP和TiO₂；和

iii.将所述产物TiO₂转化成含钛氧基的盐。

39.根据权利要求1和38的方法，其中将所述TiO₂溶于酸中。

40.根据权利要求1和38的方法，其中在高于170℃的温度下使所述TiO₂与还原的钛源反应。

41.根据权利要求1的用于生产钛产物TP和TiX₃的方法，其中所述方法包括以下步骤：

i.生产含钛产物TP3，其中TP3选自三价钛的卤化物；

ii.在高于400℃的温度下对所述还原的钛卤化物进行热转化以生产所述产物TP和TiX₂；和

iii.形成由TiX₂和TiOX₂组成的介质以生产TiX₃。

42.根据权利要求41的方法，其中所述介质由HX、TiX₂和TiOX组成。

43.根据权利要求41的方法，其中所述介质由TiX₂和TiOX组成且在所述反应结束之后向所述介质中添加HX。

44.根据权利要求1的用于生产钛产物TP的方法，其中所述方法包括以下步骤：

i.生产含钛产物TP2，其中TP2选自TiOX₂；

ii.生产还原的钛盐TiX₃；和

iii.在高于400℃的温度下对所述还原的钛卤化物进行热转化以生产所述产物TP和TiX₂。

45.根据权利要求44的方法，其中对所述TiX₂进行热分解以提供钛金属和钛产物TP。

46.根据权利要求45的方法，其中使所述TiX₂与sTiOX₂反应以提供由TiX₃组成的产物。

47.根据权利要求44和46的方法，其中所述反应介质还含有酸HX。

48.根据权利要求44和45的方法，其中在所述反应开始之后向所述反应介质中添加酸HX。