[发明专利]真空条件下直接电解TiO2制备海绵钛技术

说明书

技术领域

本发明涉及海绵钛的新型制备技术，主要是采用真空条件于CaCl₂熔盐体系中直接电解TiO₂制备海绵钛。

背景技术

熔盐电解TiO₂制备海绵钛是目前世界上钛制备方法中研究的热点之一，该方法由于具备生产过程简化、生产成本低、产品质量高、环境友好等优点而被认为是最有前途的、最引人注目的、最有可能取代Kroll法的海绵钛制备新方法。目前，采用熔盐电解TiO₂制备海绵钛的研究刚刚处于起步阶段，被认为是海绵钛制备领域中的世界性难题之一。

国内专利文献上尚未看到关于直接电解TiO₂制备海绵钛的报道。在其他一些非专利文献上虽然有关于直接电解TiO₂制备海绵钛的报道，但是所有相关报道都是在保护气氛下进行的，在真空条件下直接电解TiO₂制备海绵钛，目前尚未看到相关报道。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足提供了一种于真空条件下在CaCl₂熔盐体系中直接电解TiO₂制备海绵钛的新技术。

本发明将平均粒度为0.35μm，纯度＞98％的TiO₂粉体和重量比为TiO₂粉体的5～8％的聚乙烯醇和8～10％的蒸馏水混合并搅拌均匀后，在5～15MPa下在模具内压制成型后制得电极，所述电级在室温下自然干燥24～48h后，在800～1200℃下烧结5～10h，制得TiO₂阴极，以高纯石墨为阳极、所述TiO₂阴极作阴极，在特制的真空电解炉内钛金属电解槽中于10^-4～10¹Pa下的氯化钙熔盐内进行电解，电解温度为800～1100℃，电解时间为5～12h、电解电压为2.8～3.3V，电解结束后，将电解产物冷却至室温，收集电极表面海绵状物质并用1％HCl洗涤，所制得的电解产物为海绵钛，纯度达99.5％以上，达到国家海绵钛一级标准。

本发明的另一个实施例是所述的TiO₂阴极直径大于或等于Φ50mm，高度为50～100mm的圆柱状。

本发明的另一个实施例所使用TiO₂阴极为边长100～180mm，高度为5～10mm的正方形板状。

本发明的工艺条件是：

TiO₂粉体：平均粒度0.35μm，纯度＞98％，晶型为锐钛型；

聚乙烯醇：试剂，分析纯；

水：试剂，分析纯；

TiO₂粉体∶聚乙烯醇∶水(重量比)＝100∶5～8∶8～10；

TiO₂粉体、聚乙烯醇、水混合的温度：90～100℃；

成型压力：5～15Mpa；

TiO₂电极自然干燥时间：24～48h；

TiO₂电极烧结温度：800～1200℃；

烧结时间：5～10h；

CaCl₂熔盐：试剂，分析纯；

高纯石墨：纯度＞96％；

电解压力：10^-4～10¹Pa；

电解温度：800～1100℃；

电解时间：5～12h；

电解电压：2.8～3.3V；

电解产物洗涤试剂：1％HCl溶液；

电解过程升温过程：抽真空至10¹Pa后升温至500℃并保温2h，脱去CaCl₂熔盐中的水分，升温至电解温度并开始电解。

对本发明工艺流程的几点说明：

1、TiO₂电极的制备是电解过程成败的关键技术之一，本发明的烧结温度在800～1200℃之间，所制备的TiO₂电极的晶体构型由锐钛型转变为金红石型且颗粒间空隙率为40～60％。

2、电解过程升温曲线是电解成败的另一技术关键，本发明的升温曲线是：在真空度在10¹Pa下才开始升温，升温至500℃并保温2h，再升温至电解温度。

本发明具有下述优点：

1.在真空条件下电解TiO₂制备海绵钛，在目前所有的文献中未见相关报道。