[发明专利]一种制备氟钛酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，具体来讲，本发明涉及一种制备氟钛酸钾晶体的方法，所述氟钛酸钾晶体主要应用于钛金属的粉末冶金和制取低-高容量的电容器等方面。

背景技术

目前，氟钛酸钾作为钛冶金的一种重要原料，现有技术工艺通常采用氢氟酸与偏钛酸作用后，再使用氢氧化钾中和的方式来制备氟钛酸钾。然而，对于该现有技术工艺而言，其存在的不足包括：药品消耗量大，且反应步骤中存在多重结晶，能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在上述不足中的一项或多项。例如，本发明的目的之一在于提供一种更加经济有效地制备氟钛酸钾晶体的方法。

本发明提供了一种制备氟钛酸钾的方法，所述方法采用隔膜电解槽来制备氟钛酸钾，所述隔膜电解槽包括阴极室、阳极室以及设置在所述阴极室与所述阳极室之间的膈膜室，并且所述膈膜室具有第一侧壁和第二侧壁，其中，所述第一侧壁靠近所述阴极室并由阴离子交换膜形成，所述第二侧壁靠近所述阳极室并由阳离子交换膜形成，所述方法包括以下步骤：在所述阴极室中形成含有和+的溶液，在所述膈膜室中形成含有K⁺和F^-的溶液，在所述阳极室中加入水，以构成电解体系；通电电解，在所述膈膜室中获得氟钛酸钾晶体。

在本发明的一个示例性实施例中，所述构成电解体系的步骤可以包括：向所述阴极室中加入由二氧化钛、氢氟酸和氟化铵混合得到的氟钛溶液；向所述膈膜室中加入氟化钾溶液；向所述阳极室中加入氢氟酸溶液。

在本发明的一个示例性实施例中，所述通电电解步骤可以将构成电解体系的液体温度控制在40～60℃的温度范围内。

在本发明的一个示例性实施例中，所述膈膜室中可设置有供氟钛酸钾晶体沉积的沉积板。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够制得大晶粒尺寸高纯度的氟钛酸钾晶体，而且钛的提取率高，成本低。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的制备氟钛酸钾的方法。

根据本发明的制备氟钛酸钾的方法采用隔膜电解槽来制备氟钛酸钾，其中，所述隔膜电解槽包括阴极室、阳极室以及设置在所述阴极室与所述阳极室之间的膈膜室，并且所述膈膜室具有第一侧壁和第二侧壁，其中，所述第一侧壁靠近所述阴极室并由阴离子交换膜形成，所述第二侧壁靠近所述阳极室并由阳离子交换膜形成，具体来讲，本发明的制备氟钛酸钾方法包括以下步骤：在所述阴极室中形成含有和的溶液，在所述膈膜室中形成含有K⁺和F^-的溶液，在所述阳极室中加入水，以构成电解体系；通电电解，在所述膈膜室中获得氟钛酸钾晶体。这里，在所述通电电解步骤中，将构成电解体系的液体温度控制在40～60℃的温度范围内，从而能够有利于氟钛酸钾在膈膜室中形成大粒径（例如，粒径为20～400微米）的晶体颗粒。然而，本发明不限于此，例如，在本发明的方法中，构成电解体系的液体温度也可以控制在35～65℃的温度范围内。此外，为了便于氟钛酸钾晶体沉积，也可以在膈膜室中设置供氟钛酸钾晶体沉积的沉积板。在本发明的方法中，可以使用惰性电极（例如，石墨电极等）来作为阳极和阴极。

在本发明的方法一个示例性实施例中，也可采用以下方式构成电解体系：向所述阴极室中加入由二氧化钛、氢氟酸和氟化铵混合得到的氟钛溶液，其中含有和离子；向所述膈膜室中加入氟化钾溶液，其中含有K⁺和F^-离子；向所述阳极室中加入氢氟酸溶液，其中含有水。

此外，优选地，可将阳极室内的氢氟酸溶液浓度控制在90～11g/L范围内，这样能够有利于阳极室电解的稳定进行。

这里，将结合该示例性实施例来说明本发明制备氟钛酸钾的方法的主要反应机理，详述如下：

在通电的情况下，阴极电解液（例如，氟钛溶液）中形成氟钛酸根离子和铵根离子同时，阴极中的氢氟酸（HF）也会发生离解形成氢离子（H⁺）和氟离子（F^-）。此外，氢离子会在阴极得电子而析出氢气。例如，阴极室所涉及的化学式可以包括如下内容：

在通电的情况下，阳极室主要进行以下化学反应：

可以看出，阳极析出氧气。