Ti4++e-Ti3+和Ti3++3e-Ti的两步。
[0047] 以上研究表明电解熔融状态氟钛酸钾可在阴极上获得金属钛产品。然而，反应同 时伴随副产物碱金属氟化物的不断产生，熔盐中的氯离子不断减少，氟化物浓度不断增加， 极大地影响了电解反应的连续性。
[0048] 针对上述问题，发明人首先将似(：1+1((：1+11(：14在熔融状态下进行反应，但是发现 生成的氯钛酸钾极不稳定，很容易生成后就发生分解，从而不能实现电解，最终不能获得金 属钛。
[0049] 为了克服上述问题，发明人又经过大量实验发现，当选择碱金属氟化盐与11(：1 4在 熔盐状态下反应可以很好地解决上述；首先，从热力学上来说，该反应（7)在700°C时其自 由能为-174kJ〈0,表明该理论上该反应能发生；
[0050] 6NaF+2KCl+TiCl4=K2TiF6+6NaCl142T-308. 67kJ(7)
[0051] 进一步的，为验证式（7)反应的可能性，在实验室按式（7)的化学计量比将一定 量的TiCl4通入700°C熔融的KCl-NaCl-NaF(KC1与NaCl摩尔比为1 : 1，NaF质量分数为 15 % )电解质中，尾气系统未观察到有TiCl4冒出，并对检测后的电解质的Ti含量进行检 测分析，其结果为2. 8%，从而表明选择碱金属氟化盐与四氯化钛反应并电解后，能够获得 金属钛。
[0052] 并且，将式（5)~式（7)相加，即可得到式（8):
[0053] TiCl4= Ti+Cl 2 t (8)
[0054] 由式⑶可见：本工艺的核心为TiCl4电解，氟钛酸钾的整个体系内仅作为TiCl4 载体，其可解决11(：14在电解质中溶解和扩散问题。
[0055] 若按式（5)~（7)的电解质组分进行反应，其理论能耗为TiCl^分解能，约为 2163kWh/Ti，而Kroll生产过程的理论能耗为6931kWh/Ti，表明本发明具备极大的经济优 势。同时，通过控制TiCl4W料速度与电解消耗速度相等，从而实现连续化生产，有效克服 当前Kroll法工艺中流程及周期长，工艺复杂等缺点。
[0056] 通过上述各公式和原理分析可知，通过本发明方法获得金属钛和氯气产品，省去 当前钛制备工艺（Kroll法或Hunter法）中活泼金属的制备工艺。
[0057] 下面结合实例对本发明的【具体实施方式】做进一步描述，并不因此将本发明限制在 所描述的实施实例范围内：
[0058] 实施例1
[0059] 将打(：14按I. 7L/min速度通入720°C总重为5kg的NaF-KCl熔盐（其中NaF质 量分数为20% )中，Imin后将? 20石墨棒与阳极相连，? 15碳钢棒为阴极在100A直流电 下实施电解，控制电压为2. 3V，电流强度为100A，电解Ih后提出阴极产物，在氩气保护气氛 中冷却至室温，取出用0. 5%WtHCl在60°C下洗去电解质，并用去离子水反复清洗，然后在 60°C真空烘箱内干燥12h，称重获得钛粉40. 5g，其收率为90. 8%，分析其产品质量达YST 654-2007 中的TF-2 级别。
[0060] 实施例2
[0061] 将打(：14按I. 7L/min速度通入750°C总重为5kg的KF-NaCl-CaCl2熔盐（其中 〇&(：12与NaCl摩尔比为1 : 1，KF质量分数为15%)中，Imin后将020石墨棒与阳极相 连，? 15碳钢棒为阴极在100A直流电下实施电解，控制电压为2. 3V，电流强度为100A，电 解Ih后提出阴极产物，在氩气保护气氛中冷却至室温，取出用0. 5%WtHCl在60°C下洗去 电解质，并用去离子水反复清洗，然后在60°C真空烘箱内干燥12h，称重获得钛粉38. 8g，其 收率为86. 6%，分析其产品质量达YST654-2007中的TF-2级别。
[0062] 实施例3
[0063] 将打(：14按I. 7L/min速度通入600°C总重为5kg的KF-LiCl-BaCl2熔盐（其中 8&(：12与LiCl摩尔比为1 : 3,KF质量分数为15%)中，Imin后将0 20石墨棒与阳极相 连，? 15碳钢棒为阴极在IOOA直流电下实施电解，控制电压为2. 3V，电流强度为100A，电 解Ih后提出阴极产物，在氩气保护气氛中冷却至室温，取出用0. 5%WtHCl在60°C下洗去 电解质，并用去离子水反复清洗，然后在60°C真空烘箱内干燥12h，称重获得钛粉39. 8g，其 收率为89 %，分析其产品质量达YST654-2007中的TF-2级别。
[0064] 实施例4
[0065] 将 11(：14按I. 7L/min速度通入 700°C总重为 5kg的NaF-NaCl-KCl-CaCl2熔盐（其 中KCl与NaCl质量比为I: 3，CaCl2质量分数为40%，MgF2质量分数为10%)中，Imin后将 (620石墨棒与阳极相连，(615碳钢棒为阴极在100A直流电下实施电解，控制电压为2. 7， 电流强度为100A，电解Ih后提出阴极产物，在氩气保护气氛中冷却至室温，取出用0. 5% WtHCl在60°C下洗去电解质，并用去离子水反复清洗，然后在60°C真空烘箱内干燥12h，称 重获得钛粉39. 7g，其收率为89. 2%，分析其产品质量达YST654-2007中的TF-I级别。
[0066] 与本发明最为接近的工艺为TiCl4直接熔盐电解和氟钛酸盐电解工艺，这两工艺 仅为实验室进行研究，并未实现工业化生产。
[0067] 并且，TiCl4电解存在主要问题为=(I)TiCl4在熔盐中溶解度降低，其不易溶至电 解质中进行分离（需对整个电极槽进行保护，因为TiCl4^弥散在整个电解槽内）；（2)该 反应中2、3、4价的钛直接的循环放电等造成电流效率低；(3)体系电解组分波动较大，电解 难以掌握；(4)TiClJPCl2腐蚀较大，整个体系腐蚀较为严重。
[0068] 氟钛酸盐电解随着电解反应的进行，熔盐中的氯离子不断减少，氟化物浓度不断 增加，极大地影响了电解反应的连续性，而且其电流效率较低（仅为45%左右），这就严重 制约了该方法的进一步发展。
[0069] 本发明方法克服了现有技术中存在的问题，提供了一条流程短、能耗低、可连续化 作业的提取钛的方法；并且，该方法得率高，提取出的钛品质好。
【主权项】
1. 一种提取金属钛的方法，其特征在于：包括以下步骤：将TiCl 4与熔融状态下的反应 剂充分反应，然后电解分离出钛即可；所述的反应剂包括碱金属氟化盐。2. 根据权利要求1所述的提取金属钛的方法，其特征在于：所述碱金属氟化盐中的碱 金属为K或Na。3. 根据权利要求1所述的提取金属钛的方法，其特征在于：所述的反应剂还包括碱金 属氯化盐或碱土金属氯化盐中的至少一种。4. 根据权利要求3所述的提取金属钛的方法，其特征在于：所述的碱金属氯化盐为 LiCUNaCl或KCl中的至少一种；所述的碱土金属氯化盐为BaCl 2XaCl2S MgCl 2中的至少 一种。5. 根据权利要求1所述的提取金属钛的方法，其特征在于=TiCl 4与碱金属氟化物的摩 尔比为1 : 5~5. 8。6. 根据权利要求3所述的提取金属钛的方法，其特征在于：反应剂中的碱金属氟化物 含量为5~40wt%。7. 根据权利要求1所述的提取金属钛的方法，其特征在于：电解时电压高于氟钛酸盐 的理论分解电压。8. 根据权利要求1所述的提取金属钛的方法，其特征在于：电解时控制电解温度比反 应剂的熔融温度高出50~100°C。9. 根据权利要求1所述的提取金属钛的方法，其特征在于：整个反应过程在惰性氛围 下反应。10. 根据权利要求1所述的提取金属钛的方法，其特征在于：整个反应过程中根据电解 消耗TiCl4的量不断加入TiCl 4。
【专利摘要】本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种提取金属钛的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种提取金属钛的方法，包括以下步骤：将TiCl4与熔融状态下的反应剂充分反应，然后电解分离出钛即可；所述的反应剂包括碱金属氟化盐。该方法可以有效地从四氯化钛中分离出钛，具有流程短、能耗低、可连续化作业等优点。
【IPC分类】C25C3/28
【公开号】CN105088283
【申请号】CN201510633907
【发明人】朱福兴, 孙朝晖, 邱克辉, 胡鸿飞, 穆天柱, 马尚润, 程晓哲, 郑权, 邓斌, 张瑶
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月29日