專利名稱：以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產硼化鈦并同步產出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硼化鈦的制備方法，尤其涉及ー種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產硼化鈦并同步產出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法。
背景技術：
エ業(yè)上生產硼化鈦一般為下述三種方法
(1)金屬鈦和元素硼在高溫下直接反應Ti+2B=TiB2；
(2)碳化硼法ニ氧化鈦和碳化硼在C存在下，在碳管內直接反應 2Ti02+B4C+3C=2TiB2+4C0，如果碳管內為H2氣氛，反應溫度為1800 1900で；如果碳
管為真空，則反應溫度可以降至165(T175(TC ；
(3)氣相沉積法以TiCl4和BCl3為原料，在H2參與下，進行如下反應 TiCl4+BCl3+5H2=TiB2+10HCl ;沉積溫度為8000-1000°C，可以制得磨料級和電子級產品。以上三種制備方法的共性特點是反應溫度高、反應條件苛刻，反應的得率一般低于90%,綜合制備成本尚。エ業(yè)上制備氟鋁酸鈉(鈉冰晶石)的制備方法一般為合成法將無水氫氟酸與氫氧化鋁反應，生成氟鋁酸，然后在高溫下與氫氧化鈉反應，再經過濾、烘干、熔融、破碎，制得氟鋁酸鈉產品，其反應如下6HF+A1 (OH)3 =AlF3 3HF+3H20, AlF3 3HF+3Na0H=Na3AlF6+3H20 ； 用此法合成的氟鋁酸鈉其相對分子量為209. 94，分子式為=AlF3 mNaF (m=3. 0)，一般地用 エ業(yè)合成法制得的鈉冰晶石其分子比為m=2. (T3. 0之間，難以獲得分子比m=l. (Tl. 5之間較為純凈的低分子量鈉冰晶石。

發(fā)明內容
為解決現(xiàn)有技術中如何大規(guī)模エ業(yè)化生產獲取較為純凈的低分子比鈉冰晶石制備的問題，以滿足低溫鋁電解エ業(yè)對電解質的需求，發(fā)明人在中間原料的選擇以及副產物的循環(huán)處理方面進行了大量的探索，預料不到地發(fā)現(xiàn)，以鈉基鈦硼氟鹽混合物(氟硼酸鈉與氟鈦酸鈉的混合物)為中間原料生產硼化鈦(TiB2)并可同步產出相對分子量為134. 4、分子比m=l. 2的鈉冰晶石，并且若對該鈉冰晶石實施進一歩的化學反應，可實現(xiàn)循環(huán)制備硼化鈦的目的，本發(fā)明所得的產物硼化鈦(TiB2)可作為涂料覆蓋于鋁電解エ業(yè)碳陰極的表面， 以提高金屬鋁與電極之間的潤濕性，對低溫鋁電解エ業(yè)的發(fā)展有益；本發(fā)明エ藝簡單，與傳統(tǒng)的流行制備方法比較，制備成本低，反應溫度低，反應得率大于95%，所獲得的產品質量高，并可實現(xiàn)副產物的循環(huán)利用，提高了生產效率并減少了環(huán)境的污染。本發(fā)明提供ー種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產硼化鈦并同步產出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，包括如下步驟
A)往硼酸或硼酐中加入氫氟酸，在100 200°C反應生成氟硼酸，再加入碳酸鈉水溶液反應生成氟硼酸鈉溶液，經濃縮、結晶、漂洗后得到氟硼酸鈉；往鈦鐵精礦中加入氫氟酸，在 100 200°C反應生成氟鈦酸，再加入碳酸鈉和氫氧化鈉的混鹽水溶液，控制PH = 3 4，分離ニ價鐵和三價鐵的水和氧化物后，進ー步添加所述混鹽水溶液至PH = 7 8，獲得氟鈦酸鈉溶液，濃縮、結晶、漂洗得到氟鈦酸鈉；涉及的化學反應為
權利要求
1.一種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產硼化鈦并同步產出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，其特征在于，包括如下步驟A)往硼酸或硼酐中加入氫氟酸，在i(KT20(rc反應生成氟硼酸，再加入碳酸鈉水溶液反應生成氟硼酸鈉溶液，經濃縮、結晶、漂洗后得到氟硼酸鈉；往鈦鐵精礦中加入氫氟酸，在 10(T20(TC反應生成氟鈦酸，再加入碳酸鈉和氫氧化鈉的混鹽水溶液，控制PH=3 4，分離二價鐵和三價鐵的水和氧化物后，進一步添加所述混鹽水溶液至PH=7 8，獲得氟鈦酸鈉溶液, 濃縮、結晶、漂洗得到氟鈦酸鈉；B)將所述氟硼酸鈉與所述氟鈦酸鈉以21的摩爾比放入反應器中，抽真空后通入惰性氣體，升溫至70(T8(KrC，加入鋁，快速攪拌，反應4 6h，生成硼化鈦和鈉冰晶石；或者將鋁放入反應器中，抽真空后通入惰性氣體，升溫至70(T80(TC，加入摩爾比為2 1的氟硼酸鈉與氟鈦酸鈉的鈉基鈦硼氟鹽混合物，快速攪拌，反應4 6h，生成硼化鈦和鈉冰晶石；C)將所述鈉冰晶石抽出，與濃硫酸一并送入旋轉反應釜中，反應生成氟化氫氣體以及硫酸鈉、硫酸鋁鈉，收集氟化氫氣體并溶于水得到氫氟酸；硫酸鈉和硫酸鋁鈉的固體混合物經破碎后用水溶解，加入氫氧化鈉反應，分離固體氫氧化招后得到硫酸鈉水溶液；D)將獲得的氫氟酸水溶液進行循環(huán)再利用，若用于浸取鈦鐵精礦，可制備氟鈦酸鈉；若用于浸取硼酸或硼酐可制備氟硼酸鈉。
2.根據權利要求I所述的以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產硼化鈦并同步產出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，其特征在于所述步驟B中，鋁為液態(tài)鋁，以滴加的方式加入反應器中或者將干燥流動態(tài)的鈉基鈦硼氟鹽混合物以可計量流動的方式加入反應器中。
3.根據權利要求I所述的以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產硼化鈦并同步產出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，其特征在于所述步驟B中，惰性氣體為氬氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產硼化鈦并同步產出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，包括如下步驟A)往硼酸或硼酐中加入氫氟酸，再加入碳酸鈉溶液，濃縮結晶得到氟硼酸鈉；往鈦鐵精礦中加入氫氟酸，加入碳酸鈉和氫氧化鈉，獲得氟鈦酸鈉；B)將氟硼酸鈉與氟鈦酸鈉混合，與鋁反應生成硼化鈦和鈉冰晶石；C)將鈉冰晶石抽出，與濃硫酸一并送入旋轉反應釜中，反應生成氟化氫氣體以及硫酸鈉、硫酸鋁鈉，收集氟化氫氣體并溶于水得到氫氟酸水溶液；D)將獲得的氫氟酸水溶液進行循環(huán)利用。本發(fā)明可對副產物鈉冰晶石循環(huán)利用，減化了硼化鈦制備的工藝流程，降低了硼化鈦制備的工藝條件和綜合生產成本，提高了生產效率，減少了環(huán)境污染。
文檔編號C01B35/06GK102583421SQ201210057848
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權日2012年3月7日
發(fā)明者余躍明, 葉清東, 周志, 楊軍, 陳學敏 申請人:深圳市新星輕合金材料股份有限公司