CN104611727B - 一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法 - Google Patents
一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104611727B CN104611727B CN201310536066.8A CN201310536066A CN104611727B CN 104611727 B CN104611727 B CN 104611727B CN 201310536066 A CN201310536066 A CN 201310536066A CN 104611727 B CN104611727 B CN 104611727B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chloride
- crucible
- composite electrolyte
- molten
- alkali metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/26—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of titanium, zirconium, hafnium, tantalum or vanadium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，将难熔金属氯化物加热升华成气态，与颗粒状的固态碱金属和/或碱土金属氯化物发生反应，生成A2MCl6和/或BMCl6型化合物，A为碱金属，B为碱土金属，M为难熔金属；生成的A2MCl6型和/或BMCl6型化合物进一步与固态碱金属和/或碱土金属氯化物颗粒反应生成低共熔点的复合电解质；通过控制温度使生成的复合电解质呈液态，与固态碱金属或碱土金属氯化物颗粒分离，在重力作用下滴落进行收集。本发明制备过程操作简单、安全，产品的化学成份稳定，产品与原料自动分离，能够连续进行，解决了氯化物体系熔盐电解或精炼难熔金属用氯化物电解质的挥发及原料的连续加入问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，该电解质主要用于熔盐电解还原及精炼难熔金属，属于电化学冶金技术领域。
背景技术
熔盐电解法是一种提纯难熔金属的重要方法，特别适用于制备高纯金属钛、锆、铪。高纯金属钛主要应用于大规模集成电路、航空航天、医疗合金等高科技领域。金属锆、铪由于其自身的核特性被分别用做核反应堆最理想的结构材料和控制材料。随着传统能源对环境的污染，作为清洁能源的核电需求的增加对锆铪材料的需求也日益增加。
目前工业上钛、锆、铪的生产方法主要采用镁热还原法，但熔盐电解法由于流程短、设备操作简单而具有一定的应用，特别是熔盐电解精炼法可以回收在材料加工过程中产生的大量锆和铪的废屑，并且能够提纯制备高纯金属锆、铪，具有较好的应用前景。
熔盐电解还原及电解精炼制备金属钛、锆、铪的电解质体系主要有氟-氯化物体系和氯化物体系两种。采用氯化物体系进行电解时，可以直接将氯化提纯后得到的金属氯化物（TiCl4、ZrCl4、HfCl4）作为原料，而氟-氯化物体系中以氟化物(K2TiF6、K2ZrF6和K2HfF6)为原料，需要另外制备。因此，氯化物体系具有一定的优势。
采用氯化物体系熔盐电解时，由于碱金属氯化物的熔点大于金属氯化物的升华温度（TiCl4的沸点为136.4℃、ZrCl4在331℃下升华、HfCl4在317℃下升华）。在电解过程中造成金属氯化物易挥发，导致电解质中有价金属离子浓度太低，同时金属氯化物向电解槽中加入也比较困难，易挥发造成设备抽空管和氩气进口堵塞，导致电解不能连续进行。
目前实验室制备氯化物复合盐主要采用将金属氯化物与碱金属氯化物分别装在石英玻璃管的两端，将石英玻璃管熔融密封，分别加热两端使金属氯化物挥发与另一端的碱金属氯化物反应，反应不能连续生产且不易控制，每次实验都需要破坏石英管，成本较高。
因此，研究开发出一种含有金属氯化物的复合熔盐电解质，对于熔盐电解还原或电解精炼制备钛锆铪具有十分重要的现实意义，同时该方法也适用于其他难熔金属。
发明内容
针对氯化物体系熔盐电解存在的问题，本发明的目的在于提供一种制备含有金属氯化物的复合熔盐电解质的方法，该复合熔盐电解质具有容易加入、不易挥发的特点，满足连续熔盐电解或精炼难熔金属用电解质的要求。
本发明通过以下技术方案实现：
一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，包括如下步骤：
（1）将难熔金属氯化物加热升华成气态，与颗粒状的固态碱金属和/或碱土金属氯化物发生反应，生成A2MCl6和/或BMCl6型化合物，A为碱金属，B为碱土金属，M为难熔金属；
（2）生成的A2MCl6型和/或BMCl6型化合物进一步与固态碱金属和/或碱土金属氯化物颗粒反应生成低共熔点的复合电解质；
（3）通过控制温度使生成的复合电解质呈液态，与固态碱金属或碱土金属氯化物颗粒分离，在重力作用下滴落进行收集。固态碱金属氯化物和/或碱土金属氯化物颗粒暴露出新的表面继续与气态的难熔金属氯化物反应。
本发明具体制备过程如下：
（1）将一种或几种碱金属氯化物和/或碱土金属氯化物按照所需的摩尔比混合，加热熔融，冷却后破碎成颗粒，保存在干燥皿中备用；
（2）将下坩埚放入反应罐的底部，将步骤（1）中制备的碱金属和/或碱土金属氯化物颗粒装入底部带孔的中坩埚内，将难熔金属氯化物装入上坩埚内；
（3）将反应罐抽真空充氩气，在氩气气氛下加热并保温，然后在氩气流动气氛下脱水，最后再抽真空、充入氩气保持微正压；
（4）通过控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的难熔金属氯化物挥发成气态，与中坩埚内的碱金属和/或碱土金属氯化物进行气-固反应，生成液态的氯化物复合电解质；
（5）步骤（4）中生成的液态氯化物复合电解质在重力的作用下，从底部带孔的中坩埚内滴落到下坩埚内；冷却，破碎后即得到熔盐电解用氯化物复合电解质。
所述的碱金属氯化物为ACl，A=Li、Na、K、Rb、Cs等，所述的碱土金属氯化物为BCl2，B=Be、Mg、Ca、Sr、Ba等。
所述的难熔金属氯化物为Ti、Zr、Hf、W、Mo、Ta、Nb、V等的金属氯化物，尤其是MCl4，M=Ti、Zr、Hf。
碱金属和/或碱土金属氯化物颗粒的粒度为5～10mm。
所述的反应罐置于一个两段控温的电阻炉中，反应罐中有上、中、下三个坩埚。上坩埚的用于盛放难熔金属氯化物并通过控温使氯化物升化成气态。中坩埚用于盛放固态的碱金属和/或碱土金属氯化物，底部密布细孔，通过控制温度使反应生成的复合电解质从底部滴落。下坩埚负责接收从中坩埚中滴落的复合电解质产品。
步骤（3）中，反应罐保温的温度为100℃以上、难熔金属氯化物的升华温度以下，即保温在100℃至难熔金属氯化物的升华温度之间。
步骤（4）中，升高上坩埚及中坩埚的温度时，上坩埚的温度保持在高于难熔金属氯化物的升华温度，中坩埚的温度保持在650～750℃之间。
本发明通过加热难熔金属氯化物升华成气态与一定温度下的固态碱金属或碱土金属氯化物混合熔盐反应后生成A2MCl6型或BMCl6型化合物；生成的化合物继续与碱金属或碱土金属氯化物反应形成低熔点的氯化物复合电解质，该氯化物复合电解质在控制温度下是液态，受到重力的作用下滴落，收集后得到产品。
本发明的主要优点：本发明利用难熔金属氯化物与碱金属氯化物ACl和/或碱土金属氯化物BCl2形成的A2MCl6型和/或BMCl6型化合物具有蒸汽压低、A2MCl6型和/或BMCl6型化合物能继续与未反应的碱金属氯化物或碱土金属氯化物形成低熔点的复合电解质的特点，直接一步制得用于氯化物体系连续熔盐电解及电解精炼用所需的熔盐电解质，解决了难熔金属氯化物在电解温度下易升华，不适用于连续电解或精炼用原料的问题。
本发明制备过程操作简单、安全，产品的化学成份稳定，产品与原料自动分离，使反应能够连续进行，制备的氯化物复合电解质具有低的蒸汽压，避免了熔盐电解或精炼时单独加入金属氯化物造成的挥发问题，解决了氯化物体系熔盐电解或精炼难熔金属用氯化物电解质的挥发及氯化物原料的连续加入问题。
具体实施方式
本发明的熔盐电解或精炼用氯化物复合电解质的制备方法，包括下列步骤：
（1）将一定摩尔比的一种或几种碱金属氯化物ACl（A=Li、Na、K、Rb、Cs等）和/或碱土金属氯化物BCl2（B=Be、Mg、Ca、Sr、Ba）加热熔融，冷却后破碎成粒度为5～10mm的细小颗粒后保存在干燥皿中备用。
（2）将下坩埚放入反应罐的底部，将步骤（1）中制备的破碎好的碱金属或碱土金属氯化物装入底部带细孔的中坩埚内，将难熔金属氯化物装入上坩埚内。反应罐置于一个两段控温的电阻炉中，反应罐中有上、中、下三个坩埚，中坩埚底部密布细孔。
（3）待装罐完毕后，进行抽真空充氩气，在氩气气氛下加热到一定温度下进行保温，然后在氩气流动气氛下脱水一段时间，最后抽真空、充入氩气保持微正压。
（4）通过控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的难熔金属氯化物挥发成气态，与中坩埚内破碎成一定颗粒状的固态碱金属氯化物ACl（A=Li、Na、K、Rb、Cs等）和/或碱土金属氯化物BCl2（B=Be、Mg、Ca、Sr、Ba）混合熔盐电解质颗粒的外表面接触后，进行气-固反应，生成A2MCl6或BMCl6型化合物。生成的A2MCl6型或BMCl6型化合物进一步与固态的二元、三元、四元或五元碱金属和/或碱土金属氯化物的颗粒反应生成低共熔点的、液态的氯化物复合电解质，即生成的化合物与内部的碱金属氯化物和/或碱土金属氯化物形成具有低共晶点的氯化物复合电解质，制备的复合电解质的熔点低于固态的碱金属或碱土金属氯化物的熔点，通过控制温度使生成的复合电解质熔化后与固态碱金属或碱土金属氯化物颗粒分离。
（5）步骤（4）中生成的液态氯化物复合电解质在重力的作用下，从底部带孔的中坩埚内滴落到起收集作用的下坩埚内。固态碱金属氯化物颗粒暴露出新的表面继续与气态的金属氯化物反应。
（6）反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解所需原料。
实施例1
将等摩尔比的分析纯的NaCl-KCl，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的NaCl-KCl熔盐电解质，上坩埚中装入净化好的TiCl4。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到120℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在200℃（TiCl4的沸点为136.4℃），使TiCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使TiCl4与中坩埚内的NaCl-KCl熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Na、K)2TiCl6，(Na、K)2TiCl6与NaCl-KCl形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Na、K)2TiCl6-NaCl-KCl。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解钛所需原料。
实施例2
将等摩尔比的分析纯的NaCl-KCl，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的NaCl-KCl熔盐电解质，上坩埚中装入干燥好的ZrCl4粉末。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到250℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在400℃（ZrCl4在331℃下升华），使ZrCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使ZrCl4与中坩埚内的NaCl-KCl熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Na、K)2ZrCl6，(Na、K)2ZrCl6与NaCl-KCl形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Na、K)2ZrCl6-NaCl-KCl。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解锆所需原料。
实施例3
将等摩尔比的分析纯的NaCl-KCl，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的NaCl-KCl熔盐电解质，上坩埚中装入干燥好的HfCl4粉末。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到250℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在400℃下（HfCl4在317℃下升华），使HfCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使HfCl4与中坩埚内的NaCl-KCl熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Na、K)2HfCl6，(Na、K)2HfCl6与NaCl-KCl形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Na、K)2HfCl6-NaCl-KCl。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解铪所需原料。
实施例4
将等摩尔比的分析纯的LiCl-NaCl-KCl，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的LiCl-NaCl-KCl熔盐电解质，上坩埚中装入净化好的TiCl4。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到120℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在200℃下（TiCl4的沸点为136.4℃），使TiCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使TiCl4与中坩埚内的LiCl-NaCl-KCl熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Na、K)2TiCl6，(Na、K)2TiCl6与LiCl-NaCl-KCl形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Na、K)2TiCl6-LiCl-NaCl-KCl。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解钛所需原料。
实施例5
将等摩尔比的分析纯的LiCl-NaCl-KCl，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的LiCl-NaCl-KCl熔盐电解质，上坩埚中装入干燥好的ZrCl4粉末。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到250℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在400℃下（ZrCl4在331℃下升华），使ZrCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使ZrCl4与中坩埚内的LiCl-NaCl-KCl熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Li、Na、K)2ZrCl6，(Li、Na、K)2ZrCl6与LiCl-NaCl-KCl形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Li、Na、K)2ZrCl6-LiCl-NaCl-KCl。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解锆所需原料。
实施例6
将等摩尔比的分析纯的LiCl-NaCl-KCl，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的LiCl-NaCl-KCl熔盐电解质，上坩埚中装入干燥好的HfCl4粉末。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到250℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在400℃下（HfCl4在317℃下升华），使HfCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使HfCl4与中坩埚内的LiCl-NaCl-KCl熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Li、Na、K)2HfCl6，(Li、Na、K)2HfCl6与LiCl-NaCl-KCl形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Li、Na、K)2HfCl6-LiCl-NaCl-KCl。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解铪所需原料。
实施例7
将等摩尔比的分析纯的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2熔盐电解质，上坩埚中装入净化好的TiCl4。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到120℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在200℃下（TiCl4的沸点为136.4℃），使TiCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使TiCl4与中坩埚内的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Li、Na、K)2TiCl6、Ca TiCl6，(Li、Na、K)2TiCl6、Ca TiCl6与LiCl-NaCl-KCl-CaCl2形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Li、Na、K)2TiCl6-CaTiCl6-LiCl-NaCl-KCl-CaCl2。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解钛所需原料。
实施例8
将等摩尔比的分析纯的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2熔盐电解质，上坩埚中装入干燥好的ZrCl4粉末。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到250℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在400℃下（ZrCl4在331℃下升华），使ZrCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使ZrCl4与中坩埚内的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Li、Na、K)2ZrCl6、Ca ZrCl6，(Li、Na、K)2ZrCl6、CaZrCl6与LiCl-NaCl-KCl-CaCl2形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Li、Na、K)2ZrCl6-CaZrCl6-LiCl-NaCl-KCl-CaCl2。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解锆所需原料。
实施例9
将等摩尔比的分析纯的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2，在反应罐中加热熔化后冷却破碎成粒度5-10mm的固体颗粒，放入干燥皿中备用。在反应罐中依次放入下坩埚、中坩埚和上坩埚，下坩埚用于盛装最终的复合电解质，中坩埚中装入制备好的粒度为5-10mm的等摩尔比的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2熔盐电解质，上坩埚中装入干燥好的HfCl4粉末。
待装罐完毕后，进行抽真空、然后充氩气到微正压，在氩气气氛下加热到250℃，在氩气流动气氛下进行保温脱水2小时，然后再抽真空、充入氩气保持微正压。
通过分段控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的温度保持在400℃下（HfCl4在317℃下升华），使HfCl4挥发成气态。将中坩埚的温度控制在650～750℃，使HfCl4与中坩埚内的LiCl-NaCl-KCl-CaCl2熔盐电解质颗粒进行气-固反应生成(Li、Na、K)2HfCl6、Ca HfCl6，(Li、Na、K)2HfCl6、Ca HfCl6与LiCl-NaCl-KCl-CaCl2形成低共熔点的液态氯化物复合电解质(Li、Na、K)2HfCl6-CaHfCl6-LiCl-NaCl-KCl-CaCl2。
该液态氯化物复合电解质从中坩埚的底部滴落到用于盛接氯化物复合电解质的下坩埚内。反应结束后，待反应罐冷却后将坩埚依次取出，将下坩埚内收集到的氯化物复合电解质取出破碎后即为连续电解铪所需原料。
Claims (7)
1.一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)将难熔金属氯化物加热升华成气态，与颗粒状的固态碱金属和/或碱土金属氯化物发生反应，生成A2MCl6和/或BMCl6型化合物，A为碱金属，B为碱土金属，M为难熔金属，所述的难熔金属为Ti、Zr、Hf、W、Mo、Ta、Nb、V；
(2)生成的A2MCl6型和/或BMCl6型化合物进一步与固态碱金属和/或碱土金属氯化物颗粒反应生成低共熔点的复合电解质；
(3)通过控制温度使生成的复合电解质呈液态，与固态碱金属或碱土金属氯化物颗粒分离，在重力作用下滴落进行收集。
2.根据权利要求1所述的熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将碱金属氯化物和/或碱土金属氯化物按照所需的摩尔比混合，加热熔融，冷却后破碎成颗粒；
(2)将下坩埚放入反应罐的底部，将制备的碱金属和/或碱土金属氯化物颗粒装入底部带孔的中坩埚内，将难熔金属氯化物装入上坩埚内；
(3)将反应罐抽真空充氩气，在氩气气氛下加热并保温，然后在氩气流动气氛下脱水，最后再抽真空、充入氩气保持微正压；
(4)通过控温分别升高上坩埚及中坩埚的温度，使上坩埚内的难熔金属氯化物挥发成气态，与中坩埚内的碱金属和/或碱土金属氯化物进行气-固反应，生成液态的氯化物复合电解质；
(5)生成的液态氯化物复合电解质在重力的作用下，从底部带孔的中坩埚内滴落到下坩埚内；冷却，破碎后即得到熔盐电解用氯化物复合电解质。
3.根据权利要求2所述的熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，其特征在于：所述的碱金属氯化物为ACl，A为Li、Na、K、Rb、Cs；所述的碱土金属氯化物为BCl2，B为Be、Mg、Ca、Sr、Ba。
4.根据权利要求2所述的熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，其特征在于：所述的难熔金属氯化物为MCl4，M为Ti、Zr、Hf。
5.根据权利要求2所述的熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，其特征在于：所述的碱金属和/或碱土金属氯化物颗粒的粒度为5～10mm。
6.根据权利要求2所述的熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，其特征在于：所述的反应罐置于两段控温的电阻炉中，反应罐中有上、中、下三个坩埚。
7.根据权利要求2所述的熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法，其特征在于：升高中坩埚的温度至650～750℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310536066.8A CN104611727B (zh) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310536066.8A CN104611727B (zh) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104611727A CN104611727A (zh) | 2015-05-13 |
| CN104611727B true CN104611727B (zh) | 2017-03-15 |
Family
ID=53146363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310536066.8A Active CN104611727B (zh) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104611727B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114703511A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-07-05 | 有研资源环境技术研究院(北京)有限公司 | 一种低熔点氯化物复合电解质、制备方法及其应用 |
| CN116005055B (zh) * | 2022-12-12 | 2024-04-30 | 北京有色金属与稀土应用研究所有限公司 | 一种热电池阳极锂硼材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101343756A (zh) * | 2008-08-20 | 2009-01-14 | 北京宝泰丰金属研究所 | 一种高温熔盐电解二氧化钛制备金属钛的方法 |
| CN102108529A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-06-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种熔盐电解制备铝钆钐合金的方法 |
| CN103147096A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-06-12 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 制备含低价钛氯化物的熔盐电解质的方法及提取钛的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA024674B1 (ru) * | 2010-11-02 | 2016-10-31 | Кеки Хормусджи Гхарда | Способ получения низших хлоридов титана |
-
2013
- 2013-11-01 CN CN201310536066.8A patent/CN104611727B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101343756A (zh) * | 2008-08-20 | 2009-01-14 | 北京宝泰丰金属研究所 | 一种高温熔盐电解二氧化钛制备金属钛的方法 |
| CN102108529A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-06-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种熔盐电解制备铝钆钐合金的方法 |
| CN103147096A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-06-12 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 制备含低价钛氯化物的熔盐电解质的方法及提取钛的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104611727A (zh) | 2015-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103451682B (zh) | 一种含钛可溶阳极熔盐电解提取金属钛的方法 | |
| CA2698025C (en) | Method for preparing metallic titanium by electrolyzing molten salt with titanium circulation | |
| CN103298742B (zh) | 一种制造氯化钛的工艺 | |
| CN104947152B (zh) | 熔盐电解精炼法制备高纯钛的方法 | |
| WO2020011155A1 (zh) | 潮湿气氛的高温熔盐电解的电化学方法 | |
| CN103741171B (zh) | 一种铝液-熔盐法生产铝锆合金的方法 | |
| CN104611727B (zh) | 一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备方法 | |
| CN106498445B (zh) | 一种含UCl3的高纯氯化物熔盐体系的制备方法、其熔盐体系及应用 | |
| CN102703929A (zh) | 一种钛铁矿直接还原制取Ti-Fe合金的方法 | |
| CA2680848A1 (en) | A method and a reactor for production of high-purity silicon | |
| CN104928719B (zh) | 一种熔盐电解冶炼高纯钛装置及其冶炼方法 | |
| CN109811370A (zh) | 一种电解-钛碳硫阳极-制备金属钛的方法 | |
| CN105734615A (zh) | 一种氟化物熔盐体系中热电还原制备金属钛的方法 | |
| CN106702438B (zh) | 一种火法处理熔盐电解阴极沉积物的方法 | |
| CN104611728B (zh) | 一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备装置 | |
| CN203559139U (zh) | 一种熔盐电解用氯化物复合电解质的制备装置 | |
| CN109652816B (zh) | 金属钨做阳极电解熔融盐合成高纯六氟化钨 | |
| CN204982083U (zh) | 一种新型熔盐电解冶炼高纯钛装置 | |
| JP4198434B2 (ja) | 金属チタンの製錬方法 | |
| Karelin et al. | Application of the electrolysis for the purposes of receiving titanium-based powders from fluoride fusions | |
| CN204898102U (zh) | 一种火法处理熔盐电解阴极沉积物的装置 | |
| JP2004052037A (ja) | 金属チタンの精錬方法及びその精錬装置 | |
| CN109055985B (zh) | 一种电解氧化镁用熔盐体系、制备方法及其应用 | |
| US11180863B2 (en) | Device and method for preparing pure titanium by electrolysis-chlorination-electrolysis | |
| AU2006229128A1 (en) | Process for producing Ti or Ti alloy, and pull-up electrolysis method applicable to said process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190604 Address after: 101407 No. 11 Xingke East Street, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Patentee after: Research Institute of engineering and Technology Co., Ltd. Address before: No. 2, Xinjie street, Xicheng District, Beijing, Beijing Patentee before: General Research Institute for Nonferrous Metals |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210402 Address after: 101407 No. 11 Xingke East Street, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Patentee after: Youyan resources and Environment Technology Research Institute (Beijing) Co.,Ltd. Address before: 101407 No. 11 Xingke East Street, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Patentee before: YOUYAN ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. |