CN106283121A - 一种可大规模生产高纯钛的装置 - Google Patents

Abstract

一种大规模生产高纯钛装置，该装置主要由贮料罐、放料阀、快拆法兰、冷却夹层、冷却室、隔热插板阀、电解槽、阴极棒、阳极框栏、放液阀、阳极泥收集罐以及加热炉组成，其特征是加热炉通过外部支架固定在地面基础之上，加热炉内部放置电解槽，电解槽内部设有网状阳极框栏若干均匀分布，电解槽上部设有贮料罐、阴极冷却室，贮料罐通过放料阀与电解槽盖连接通入阳极框栏内，阴极冷却室通过隔热插板阀与电解槽连接固定在电解槽上方，阴极棒经通过冷却室和隔热插板阀进入电解池内，电解槽底部呈斜坡状，最低处通过放液阀连接阳极泥收集罐，整个装置结构简单，可实现规模化生产。

Description

一种可大规模生产高纯钛的装置

所属技术领域

本发明专利属于高纯钛生产设备领域域，特别涉及熔盐电解法生产高纯钛的装置领域。

背景技术

高纯钛是一种新型结构性的功能材料，它具有密度低、熔点高、电阻低，抗腐蚀性强等特点。目前广泛应用于超大规模集成电路、医疗植入件、高纯钛靶材、高真空吸气材料等。高纯钛的纯度一般在4N5级(99.995％)-6N级(99.9999％)。目前高纯钛的生产方法主要有镁还原法、熔盐电解精炼法、碘化法、电子束熔炼精炼法等。其中熔盐电解精炼法优点是操作连续、成本低、除重金属杂质元素效果好、产物纯度高，但也存在电解槽结构相对复杂、产量低下、产物易受污染与熔盐对设备有较大腐蚀的缺点。

发明内容

本发明专利要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种高效简单的一种装置，具体涉及一种大规模生产高纯钛装置。

本发明专利的目的是提出一种大规模生产高纯钛装置，该装置主要由贮料罐、放料阀、快拆法兰、水冷夹层、阴极冷却室、隔热插板阀、电解池、阴极棒、阳极框栏、电解槽、放液阀、阳极泥收集罐以及加热炉组成，其特征是电解槽呈长椭圆形，由耐高温含钨或含钼合金或钛基合金制成，内部设有网状阳极框栏，由镍基合金或钛基合金制成，若干均匀分布，与电解槽焊接在一起，电解槽上部设有贮料罐、阴极冷却室，贮料罐通过放料阀与电解槽盖连接通入阳极框栏内，阴极冷却室通过隔热插板阀与电解槽连接固定在电解池上方，阴极棒经通过冷却室和隔热插板阀进入电解池内，槽盖与电解槽之间用耐高温密封圈材料密封。贮料罐、阴极冷却室和槽盖均由超级不锈钢制成，提高了设备的抗腐蚀性能，延长了设备的使用寿命。电解槽底部呈斜坡状，最低处通过放液阀连接阳极泥收集罐，定期开启放液阀以排出阳极泥及废电解质。

本发明专利要解决的技术问题是通过以下技术方案来进一步实现的，首先将要提纯的钛原料放入贮料罐内，打开放料阀，将原料放入阳极框栏内，电解槽内之前加入Nacl-Kcl-Ticlx混合体系熔盐电解质，温度控制在800-850度。阴极棒通过冷却室进入电解池内，阴极接负极，电解槽体接正极，开始通入直流电进行电解；其中电解槽为耐高温合金制作，俯视为长椭圆形结构(见图2)，内部阳极框栏为镍基或钛基合金制作的网状装料箱，与电解槽焊接在一起，形成若干个电解区，阴极为钛棒，并联在一起，电解完成后，阴极棒提升至冷却室进行冷却，关闭隔温插板阀，以保证电解槽内气密性。阴极棒冷却完后拆下快拆法兰，提出阴极棒，同时加入新的阴极棒进入电解池开始新一轮的电解，最后形成的阳极泥通过放液阀排入阳极泥收集罐。本实用新型与现有技术相比，存在以下优点；整个装置结构简单，操作性强，易于实现自动化，其中最关键的电解槽采用耐高温耐腐蚀含钼或含钨或钛基合金合金制作，焊缝采用特殊处理，耐氯化物腐蚀性强，使用寿命长，易于制造，性价比高，可实现规模化生产。阴极产物钛含量大于99.995％。整个过程在真空或充保护气条件下进行。

附图说明

图1为本发明专利的结构简图。

图2为发明专利的俯视图。

图中1、贮料罐 2、快拆法兰 3、水冷夹层 4、海绵钛原料 5、阴极冷却室 6、隔热插板阀7、电解质 8、阴极钛棒 9、电解槽 10、放液阀 11、阳极泥收集罐 12、阳极框栏 13、加热炉 14、放料阀

具体实施方式

一种大规模生产高纯钛装置，该装置主要由贮料罐1、料阀14、快拆法兰2、阴极冷却室冷却水冷夹层3、阴极冷却室5、隔热插板阀6、电解槽7、阴极钛棒8、阳极框栏12、放液阀10、阳极泥收集罐11以及加热炉13组成，其特征是加热炉通过外部支架固定在地面基础上，内部放置电解槽，电解槽内部设有阳极框栏12若干均匀分布，电解槽9上部设有贮料罐1、阴极冷却室5，贮料罐1通过放料阀14与电解槽盖连接通入阳极框栏12内，阴极冷却室4通过隔热插板阀6与电解槽9连接固定在电解槽7上方，阴极钛棒8经通过冷却室4和隔热插板阀8进入电解槽7内，电解槽9下方设有阳极泥收集罐11通过放液阀10连接在地面基础上。

本发明专利要解决的技术问题是通过以下技术方案来进一步实现的，首先将需要提纯的钛原料放入贮料罐内，打开放料阀，将物料放入电解槽阳极框栏内，之前电解槽内注入Nacl-Kcl-Ticlx混合体系熔盐，温度控制在800-850度之间，阴极棒通过冷却室进入电解池内，开始通入直流电进行电解，阳极电流密度小于6000A/m2，阴极电流密度不大于8000A/m2。电解槽为耐高温合金制作，俯视为长椭圆形结构(见图2)，内部阳极框栏为镍基或钛基合金制作的网状装料箱，与电解槽焊接在一起，形成若干个电解区，电解槽体接直流电源正极，阴极为钛棒，并联行一起，接负极。电解完成后，将阴极棒提升至冷却室进行快速冷却，同时关闭高温插板阀，以保证电解槽气密性和隔绝槽内高温。阴极棒冷却完后，拆下快拆法兰提出阴极棒，同时放入新的阴极棒进入电解池开始新一轮的电解。最后形成的阳极泥以及废的电解质可通过阳极泥池收集罐处理。从阴极棒上剥离下的产物经清洗、烘干后检测钛含量大于99.995％。

Claims (1)

1.一种大规模生产高纯钛装置，该装置主要由贮料罐、放料阀、快拆法兰、水冷夹层、、冷却室、隔热插板阀、电解槽、阴极棒、阳极框栏、放液阀、阳极泥收集罐以及加热炉组成，其特征是电解槽俯视呈长椭圆形，由耐高温含钨或含钼合金或钛基合金制成，内部设有网状阳极框栏，由镍基合金或钛基合金制成，若干均匀分布，与电解槽焊接在一起，电解槽上部设有贮料罐、阴极冷却室，贮料罐通过放料阀与电解槽盖连接通入阳极框栏内，阴极冷却室通过隔热插板阀与电解槽连接固定在电解槽上方，阴极棒经通过冷却室和隔热插板阀进入电解池内。电解完成后，将阴极棒提升至冷却室进行快速冷却，同时关闭高温插板阀，以保证电解槽气密性和隔绝槽内高温。阴极棒冷却完后，拆下快拆法兰提出阴极棒，同时放入新的阴极棒进入电解池开始新一轮的电解。阴极冷却室和槽盖均由超级不锈钢制成，提高了设备的抗腐蚀性能，延长了设备的使用寿命；阴极棒由金属钛制作，提高了产物的纯度。电解槽底部呈斜坡状，最低处通过放液阀连接阳极泥收集罐，定期开启放液阀以排出阳极泥及废电解质。整个生产过程在真空或充保护气环境下进行。