[发明专利]一种熔盐电解法工业生产高纯钛的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一套工业生产高纯钛的设备装置，重点涉及一套采用熔盐电解 精炼法工业生产高纯钛的设备装置。采用该设备可连续化、低能耗、低碳环保 生产。

背景技术

金属钛因其具有生物相容性、比强度高、熔点高、耐高温腐蚀性和无毒性， 而广泛应用于航空航天等领域。而高纯钛在工业中主要应用于超大型规模集成 电路的溅射靶材，医疗器械设备等行业。目前，生产高纯钛的主要方法有：Kroll、 碘化法、电子束熔炼法及熔盐电解法。本发明内容是从氯化物为主体的熔盐电 解质生产高纯钛，然而在现有的生产工艺中主要存在设备结构复杂、工艺操作 不便、高昂的设备成本以及不能连续化工业生产等缺点。

发明内容

本发明为了克服现有的工艺缺点，提供一套结构简单、操作简便、工业生 产稳定可靠、生产使用高效率的熔盐电解法生产高纯钛的工业设备装置和方法， 所采用的技术方案如下：

一种熔盐电解法工业生产高纯钛的装置，

所述装置包括真空系统(a)、熔盐电解装置(b)以及直流稳压电解电源(c)；

所述真空系统(a)采用油封式机械泵和罗茨真空泵，用于使得熔盐电解装 置(b)的反应器处于真空状态；

所述熔盐电解装置(b)包括反应器，电解槽，热电偶，炉盖，阴、阳极， 进、出气口，真空系统连接端口，降温水循环带；其中，

所述电解槽置于高温反应器设备内部低端，采用分离隔板隔离反应器内部 高低温区间，所述反应器上部外侧设有降温水循环带，降低反应器上部区间温 度，反应器低温区间设惰性气体保护进、出气口、真空系统连接端口，所述电 解槽顶部设有高温密封炉盖，所述炉盖上有阴阳电解装置口以及热电偶测温口， 阴、阳极的连接部位以及反应器法兰均设有不同型号的O型圈，保证反应器内 的密封性，所述反应器内的阳极采用不同规格形状尺寸的废钛及海绵钛压制而 成，所述反应器内的阳极其结构面积采用均匀对称式排布；

所述直流稳压电解电源(c)输出恒流电解电源，并且其正、负极分别阳极， 阴极连接。

所述阴极，其沉积基体为金属镍、钼、不锈钢、锌、钛、铝、铜等。

所述阴极，其沉积基体有板状、球形、五角形、圆柱形等形状。

所述直流稳压电解电源(c)为50A、500A、1000A、3000A、5000A、10000A 输出恒流电解电源。

所述反应器采用高纯石墨、不锈钢、刚玉等材质加工而成。

根据前述的装置制备生产高纯钛的方法，

(1)选用熔融电解质装入电解槽内，并将阴、阳极装入电解槽内，O型圈 密封置于反应器法兰的槽中，盖上反应器盖密封处理；

(2)开启真空系统，待反应器中处于真空状态时补充高纯氩气，升至预定 温度；

(3)将阴、阳极下放至熔融电解质中，通电一定时间进行电解：

(4)电解完毕后，将阴、阳电极提至反应器低温区，静止1-2h后关闭电 阻炉，在惰性气氛情况下待反应器低温区温度降至200℃以下时，打开反应器 盖，取出阴极沉积的钛；

(5)对产品钛进行一定的处理，将处理干净的金属钛密封保存。

进一步地，在步骤(5)完成后，再装入阴极及其沉积基体，再进行新一轮 电解生产高纯钛的操作。