一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于熔鹽電解法生產純鈦領域，特別涉及熔鹽電解煉鈦的裝置，采用該裝置，雜質分離效果好、可連續(xù)化生產以及節(jié)能環(huán)保。
【背景技術】
[0002]鈦是一種物理、化學性能非常優(yōu)異的金屬，其密度比鋼小43%，比強度高、熔點高、耐高溫腐蝕且無毒害。目前將鈦含量在3N及以上的鈦稱為高純鈦。主要應用于超大規(guī)模集成電路的濺射靶材。目前，主要生產高純鈦的方法有:Kroll法、碘化法、熔鹽電解法、電子束精煉法。
【實用新型內容】
[0003]為了有效解決上述問題，本實用新型采用一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置。
[0004]本實用新型的技術方案具體如下:一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，所述裝置包括電解槽和反應器，所述反應器置于所述電解槽內部底側，所述電解槽的電解質內設有陰極及陽極，所述陽極為鈦板。
[0005]進一步地，所述電解槽內壁上設有擋板，所述擋板上側為電解槽低溫空間，擋板下側為電解池高溫空間。
[0006]進一步地，所述陰極固定在一陰極集流體上，所述鈦板固定在一陽極集流體上。
[0007]進一步地，所述電解槽頂部設有爐蓋，所述爐蓋上設有陰、陽極出口。
[0008]進一步地，所述陽極出口、陽極集流體及鈦板的數量均為多個，并均相互對應設置。
[0009]進一步地，所述爐蓋周側設有電解槽0型圈，所述陰極出口設有陰極出口 0型圈；所述陽極出口設有陽極出口外0型圈及陽極出口內0型圈；所述擋板周側設有擋板0型圈。
[0010]進一步地，所述陰極沉積基地金屬為銅、鋁、鈦、鉬、鋼、鎳或鋅；
[0011]所述電解質為:CaF、NaF、LiF、CsCl、CaCl2、LiCl、NaCl、KC1、MgCl2、A1C13中的一種或一種以上和TiCl3、TiCl2、K2TiF6、Na2TiF6*的一種或一種以上的混合鹽作為熔鹽電解質。
[0012]一種熔鹽電解冶煉高純鈦方法，應用上述的新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，具體為:將海綿鈦或鈦工業(yè)中的加工廢料鈦作為陽極；將陰、陽極置于電解質中，并通電，通電時長為l_500h，所述通電電流為50-700000安培；控制陽極電流密度在0.001-5.5A/cm2;陰極電流密度在0.001-5.0A/cm2，陰極沉積時使用電流階躍法；
[0013]當電解結束后，將陰、陽極提至低溫區(qū)冷卻，放下擋板，將高溫區(qū)與低溫區(qū)隔開，所述高溫空間的溫度控制在200-1200°C，所述低溫空間的溫度控制在15-200°C;陰、陽極冷卻后，通過爐蓋上陰陽極出口，將電極提出，更換上新陰、陽極；待陰、陽極更換完成后，將低溫區(qū)抽真空后補充高純氬氣，控制壓強在101325Pa-105000Pa ;打開擋板，放下電極進行下一輪電解操作。
[0014]本實用新型的有益效果:本實用新型提供的裝置具有陽極導電性好，產物雜質分離效果好，節(jié)能以及綠色環(huán)保、能連續(xù)化生產等優(yōu)點。利用該裝置采用電流階躍法生產高純鈦產物純度能達到3N以上。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖中1—電解槽、2—反應器、3—鈦板、4—陽極集流體、5—擋板0型圈、6—擋板、7—電解槽0型圈、8—陽極出口外0型圈、9—陽極出口、10—陽極出口內0型圈、11—陰極出口 0型圈、12—陰極出口、13—陰極集流體、14—陰極、15—電解質。
【具體實施方式】
[0017]本實用新型下面將通過具體實施例進行更詳細的描述，但本實用新型的保護范圍并不受限于這些實施例。
[0018]本實用新型提供一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，所述該裝置包括電解槽1和反應器2，所述反應器2置于所述電解槽1內部底側，所述電解槽1內部內壁上環(huán)置有環(huán)形凸塊，所述環(huán)形凸塊上設有擋板6，所述擋板6將電解槽分為上下兩個空間，所述擋板6上方的空間為電解槽低溫區(qū)，所述擋板6下方的空間為電解槽高溫區(qū)，所述電解槽1頂部為爐蓋，所述爐蓋上設有陰、陽極出口(12、9)，所述陰、陽極出口(12、9)用于陰極14及陽極通過，所述反應器2內設有電解質15。
[0019]所述本實用新型還包括陰極14及鈦板2，所述鈦板2及陰極14均設置在所述電解質15內，所述鈦板2為本實用新型中的陽極，所述鈦板2固定在所述陽極集流體4上，具體為鈦板2為壓制成型的鈦板，所述鈦板的原材料為海綿鈦或者鈦工業(yè)中的加工廢料，所述陰極14固定在所述陰極集流體13上。
[0020]為了實現密封，本實用新型中在爐蓋周側設有電解槽0型圈7，并在陰、陽極出口(12、9)分別設有陰極出口0型圈11、陽極出口外0型圈8、陽極出口內0型圈10，所述陽極出口外0型圈8設置在陽極出口 9夕卜側，所述陽極出口內0型圈10設置在所述陽極出口 9內側。
[0021]所述擋板6周側設有擋板0型圈，上述的0型圈實現了密封。所述0型圈為用于密封的橡膠材質，但并不限于上述的材質，只要可以實現密封的一切材質均適用于本實用新型。
[0022]所述陰極14沉積基地金屬為銅、鋁、鈦、鉬、鋼、鎳或鋅。電解質為:CaF2、NaF、LiF、CsCl、CaCl2、LiCl、NaCl、KC1、MgCl2、A1C13中的一種或一種以上和 TiCl 3、TiCl2、K2TiF6、Na2TiF6*的一種或一種以上的混合鹽作為熔鹽電解質體系。
[0023]具體操作步驟如下:
[0024]1)當到電解步驟后，打開擋板6，將陰極13、陽極4下放到一定位置；
[0025]2)進行電解；通電時長為l_500h，所述通電電流為50-700000安培；
[0026]3)電解結束后，將陰極13、陽極4提離液面，在高溫區(qū)靜止30min ;高溫區(qū)通過外界加熱，加熱裝置即為現有技術中傳統加熱裝置，控制溫度在200-1200°C之間；
[0027]4)待陰陽極上電解液滴落回電解質中后，將陰陽極提至低溫區(qū)，同時放下擋板6;所述低溫區(qū)連接外界的冷卻裝置，冷卻裝置為現有技術中普通冷卻裝置，控制溫度在15-200。。；
[0028]5 )待電極溫度冷卻后，打開陰陽極出口，將陰陽極從出口 9、12提出；
[0029]6)待5)步驟完成后，將新的陰陽極從陰陽極出口 9、12放入到電解槽低溫區(qū)；
[0030]7)將低溫區(qū)內的抽成真空，再補充高純氬氣，控制壓強在101325Pa_105000Pa ;完成后打開擋板6 ;
[0031]8)將新的陰陽極放到電解質中重復1)步驟。
[0032]實施例1
[0033]選用NaCl-NaF_TiClxS電解質，將陰陽極從電極出口 9、11裝入電解槽內，抽真空，補充高純氬氣，打開擋板6，將陰極13、陽極4下放到一定位置；進行電解；電解結束后，將陰極13、陽極4提離液面，在高溫區(qū)靜止30min，待電解液滴落回電解質中后，將陰陽極提至低溫區(qū)，同時放下擋板6 ;待電極溫度冷卻后，打開陰陽極出口，將陰陽極從出口 9、12提出；待步驟完成后，將新的陰陽極從陰陽極出口 9、12放入到電解槽低溫區(qū)；進行下一周期電解過程。
【主權項】
1.一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，所述裝置包括電解槽和反應器，所述反應器置于所述電解槽內部底側，所述電解槽的電解質內設有陰極及陽極，所述陽極為用于電解冶煉的鈦板，所述電解質為熔鹽電解質。2.根據權利要求1所述的一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，所述電解槽內壁上設有擋板，所述擋板上側為電解槽低溫空間，擋板下側為電解池高溫空間。3.根據權利要求2所述的一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，所述陰極固定在一陰極集流體上，所述鈦板固定在一陽極集流體上。4.根據權利要求3所述的一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，所述電解槽頂部設有爐蓋，所述爐蓋上設有陰、陽極出口。5.根據權利要求4所述的一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，所述陽極出口、陽極集流體及鈦板的數量均為多個，并均相互一一對應設置。6.根據權利要求4所述的一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，其特征在于，所述爐蓋周側設有電解槽0型圈，所述陰極出口設有陰極出口 0型圈；所述陽極出口設有陽極出口外0型圈及陽極出口內0型圈；所述擋板周側設有擋板0型圈。
【專利摘要】一種新型熔鹽電解冶煉高純鈦裝置，包括電解槽、反應器。反應器在電解槽內部，在電解槽內壁上部裝有一塊擋板，擋板能將電解槽內高溫部分與低溫部分隔開，在電解過程中，使用壓制成塊的鈦板作為陽極，在電解槽爐蓋部分設置有陰極出口和陽極出口，電解過程中該兩部分出口使用O型圈密封。該裝置具有陽極導電性好，產物雜質分離效果好，節(jié)能以及綠色環(huán)保、能連續(xù)化生產等優(yōu)點。利用該裝置采用電流階躍法生產高純鈦產物純度能達到3N以上。
【IPC分類】C25C3/26, C25C7/00
【公開號】CN204982083
【申請?zhí)枴緾N201520396817
【發(fā)明人】焦樹強, 張龍, 王俊香, 劉勇
【申請人】石嘴山市天和創(chuàng)潤新材料科技有限公司, 北京科技大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年6月10日