專利名稱：鈦、鋯金屬的溶解方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機化學中鈦族金屬中的鈦、鋯金屬的溶解方法。
鈦族元素的單質金屬鈦、鋯是非常難溶的物質，一般酸、堿如鹽酸、硝酸、磷酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉等很難用濕法溶解，即使能溶解的酸如硫酸、氫氟酸及其他方法，需長時間加熱沸騰，耗能高、速度慢、溶解能力小。
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種能在常溫常壓下，用常見普通試劑很快溶解鈦族金屬的方法，從而進一步制取高質量的鈦族金屬鹽。
本發(fā)明的溶解方法包括a、用硫酸或鹽酸或硝酸作溶劑，然后b、加入占溶液總重量0.1～10%的氟化物作催化劑，攪拌均勻后c、加入溶質并且加水調節(jié)濃度，d、使溫度達到60℃～100℃引發(fā)反應，待反應劇烈進行時，e、加入水以控制反應速度。
用作溶劑的硫酸或鹽酸或硝酸，通常采用濃酸，加入催化劑后再加入水引發(fā)反應，各種酸引發(fā)反應的濃度有所不同，例如用硫酸溶解金屬鈦和鋯時要加水稀釋到15～80%引發(fā)反應，且無需加熱，硫酸稀釋熱足以引發(fā)反應，反應劇烈進行時需加水控制反應速度，用鹽酸溶解金屬鈦或鋯時，鹽酸濃度用30～37%而無需加水稀釋，直接加熱到60℃以上引發(fā)反應，采用硝酸溶解時，濃度30～80%的可直接溶鈦族金屬。
為了更快地溶解金屬，一般采用如下料酸比，金屬∶硫酸(鹽酸)＝1∶4～6，金屬∶硝酸＝1∶3～5。
本發(fā)明中采用催化劑是遇酸可釋放出氟化氫(HF)的氟化合物，常用的如HF、NaF、CaF2、Na2TiF6等，其加入的量占溶質重量的0.1～10%，最好為0.1～0.5%。
酸解反應引發(fā)的溫度是60℃～100℃，用到硫酸時，無需外加熱，稀釋熱足以引發(fā)反應，用鹽酸或硝酸時，必須外熱到60℃～100℃。待反應劇烈進行時，為了防止反應進行太劇烈而發(fā)生冒槽現(xiàn)象，需加水以控制反應速度，其水加入量占溶液總重量10～30%。
本發(fā)明在實際工業(yè)生產和日常生活中均有十分重要的意義。例如溶解鈦族金屬以制取其化合物;金屬制品表面的洗滌。
實施例一、用硫酸溶解鈦金屬將1000kg清洗干凈烘干的鈦屑加入裝有4000kg濃度為98%的硫酸和含有3%催化劑(Na2TiF6)的混合酸液的反應槽中，慢慢加水調節(jié)到硫酸濃度為80%引發(fā)反應(常溫常壓下進行)，開始后，迅速且猛烈地進行，加入500kg水降溫和降低硫酸濃度來減慢反應速度和降低溶解能力，以防止冒槽，發(fā)生事故。一般0.5～1小時溶解完，根據制得鈦液濃度的要求確定采用硫酸的濃度，但40%、80%溶解速度最快，其他濃度溶解度小，此法制得的鈦鹽溶液為三價鈦鹽，需要四價鈦鹽時可用氧化劑氧化而制得。
二、用硫酸溶解鋯取600kg、98%的濃硫酸加入反應精中再加入0.3%CaF2攪拌均勻，再加入100kg鋯屑，在攪拌情況下，慢慢加入水，到引發(fā)反應為止(濃度越高溶解速度越快)。為了防止冒槽，可加入降溫和降低酸濃度，以減慢反應速度，一般1～2小時內可溶解完。
三、用鹽酸溶解金屬鈦用100kg鈦屑，37%的鹽酸1200kg加入反應槽中，然后加入1%Na2TiF6攪拌均勻，加熱到60℃引發(fā)反應，約2小時溶解完，其產物主要為三價鈦鹽。
四、用硝酸溶解金屬鈦用100kg金屬鈦屑，40%的濃硝酸800kg加入反應槽中，然后加入10%HF攪拌均勻，加熱到70℃開始反應，約1小時溶解完，其產物為四價鈦鹽。
五、用鹽酸溶解金屬鋯同實施例三。
六、用硝酸溶解金屬鋯同實施例四。
權利要求
1.一種金屬鈦、鋯溶解的方法，其特征在于a、用硫酸或鹽酸或硝酸作溶劑，然后b、加入占溶液總重量0.1～10%的氟化物作催化劑，攪拌均勻后c、加入溶液并且加水調節(jié)濃度，d、使溫度達到60℃～100℃引發(fā)反應，待反應劇烈進行時，e、加入水以控制反應速度。
2.根據權利要求1所述的溶解方法，其特征在于采用濃酸作溶劑。
3.根據權利要求1所述的溶解方法，其特征在于催化劑采用遇酸產生HF的氟化合物，如HF、NaF、CaF2、NaTiF6中的任一種。
4.根據權利要求1所述的溶解方法，其特征在于硫酸引發(fā)反應的溶度為15～80%，鹽酸為30～37，硝酸為30～80%。
5.根據權利要求1所述的溶解方法，其特征在于加入占溶液總重量10～30%的水控制反應速度。
全文摘要
一種溶解金屬鈦和鋯的新法，由于加入了0.1～10％的氟化物作催化劑，并且在60℃～100℃引發(fā)反應，使得用硫酸、硝酸或鹽酸溶解金屬鈦和鋯的速度成千倍地提高，免去了常見的長時間蒸煮沸騰溶解法，可廣泛地運用于鈦、鋯金屬制品表面清洗、試樣制備及殘鈦制備鈦白粉工業(yè)中。
文檔編號C01G25/00GK1090521SQ9310102
公開日1994年8月10日 申請日期1993年2月6日 優(yōu)先權日1993年2月6日
發(fā)明者寧甲保 申請人:寧甲保