本發(fā)明涉及電解提取金屬鈦粉相關(guān)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置。

背景技術(shù)：

鈦及其合金由于其熔點(diǎn)高、比重輕、強(qiáng)度大、耐腐蝕強(qiáng)等特點(diǎn)，在現(xiàn)代航空、火箭導(dǎo)彈工業(yè)、航天技術(shù)、槍炮艦艇、生物醫(yī)用材料及化工設(shè)備等方面有廣泛應(yīng)用。由于鈦材的成型利用率極低，造成鈦材的廢品率極高。近十幾年，由于粉末冶金技術(shù)的發(fā)展，對(duì)形狀復(fù)雜的零部件均采用熱等靜壓技術(shù)成型，大大提高了鈦的利用率；特別是目前3d技術(shù)的發(fā)展，使得鈦粉的應(yīng)用得到快速提高。熔鹽電解制取鈦粉技術(shù)是目前大規(guī)模制取鈦粉的另一個(gè)方法，由于熔鹽電解具有精煉的特性，使得這種工藝得到的鈦粉質(zhì)量高，而且具有一致性，給后續(xù)工藝帶來(lái)便宜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置，包括由陰極裝置、陽(yáng)極裝置以及l(fā)icl電解質(zhì)構(gòu)成的電解回路，所述陰極裝置由絕緣開(kāi)口容器、設(shè)置于絕緣開(kāi)口容器內(nèi)的mg層、設(shè)置于絕緣開(kāi)口容器內(nèi)的陰極導(dǎo)電桿以及套接于陰極導(dǎo)電桿外周的絕緣保護(hù)管構(gòu)成，所述陰極導(dǎo)電桿的兩端露出于絕緣保護(hù)管外，其中陰極導(dǎo)電桿的一端設(shè)置于mg層內(nèi)，陰極導(dǎo)電桿的另一端設(shè)置于licl電解質(zhì)之外；所述陽(yáng)極裝置內(nèi)設(shè)置有海綿鈦或碳氧鈦。

進(jìn)一步的是，所述絕緣開(kāi)口容器為絕緣的坩堝。

進(jìn)一步的是，所述絕緣保護(hù)管與坩堝固定連接。

進(jìn)一步的是，包括所述陽(yáng)極裝置由陽(yáng)極導(dǎo)電桿以及陽(yáng)極料筐構(gòu)成，所述陽(yáng)極料筐內(nèi)設(shè)置有海綿鈦或碳氧鈦。

進(jìn)一步的是，所述陽(yáng)極料筐上設(shè)置有便于licl電解質(zhì)流動(dòng)的孔洞結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用licl為電解質(zhì)，選用在高溫狀態(tài)下為液態(tài)的金屬鎂為陰極隔離層，并巧妙利用鈦粉、金屬鎂、電解質(zhì)三種物質(zhì)的密度差實(shí)現(xiàn)分層隔開(kāi)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈦粉提純的目的，也減少了傳統(tǒng)的濕法處理工序，沒(méi)有環(huán)境污染的困擾，工藝簡(jiǎn)單易于推廣。另外，在電解結(jié)束后，將陰極裝置放入真空系統(tǒng)，通過(guò)升溫抽真空即可將金屬鎂揮發(fā)、冷凝回收，剩下純凈的金屬鈦粉，而回收的鎂粉也可以循環(huán)利用，這樣就避免了傳統(tǒng)后處理帶來(lái)得繁瑣。本發(fā)明尤其適用于提取高純度的鈦粉之中。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明電解回路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明陰極裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明陽(yáng)極裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明電解結(jié)束后，去除陰極裝置中鎂層從而獲得純凈鈦粉的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記為：陰極裝置1、mg層11、陰極導(dǎo)電桿12、絕緣保護(hù)管13、絕緣開(kāi)口容器14、鈦粉15、陽(yáng)極裝置2、海綿鈦或碳氧鈦21、陽(yáng)極料筐22、陽(yáng)極導(dǎo)電桿23、licl電解質(zhì)3、真空蒸餾裝置4、加熱系統(tǒng)41、抽真空出口42。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1、圖2、圖3所示的金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置，包括由陰極裝置1、陽(yáng)極裝置2以及l(fā)icl電解質(zhì)3構(gòu)成的電解回路，所述陰極裝置1由絕緣開(kāi)口容器14、設(shè)置于絕緣開(kāi)口容器14內(nèi)的mg層11、設(shè)置于絕緣開(kāi)口容器14內(nèi)的陰極導(dǎo)電桿12以及套接于陰極導(dǎo)電桿12外周的絕緣保護(hù)管13構(gòu)成，所述陰極導(dǎo)電桿12的兩端露出于絕緣保護(hù)管13外，其中陰極導(dǎo)電桿12的一端設(shè)置于mg層11內(nèi)，陰極導(dǎo)電桿12的另一端設(shè)置于licl電解質(zhì)3之外；所述陽(yáng)極裝置2內(nèi)設(shè)置有海綿鈦或碳氧鈦。

本發(fā)明的陰極裝置1中設(shè)立的金屬鎂實(shí)為隔離層，由于在實(shí)際電解時(shí)，熔鹽溫度為700℃～720℃，mg層11和licl電解質(zhì)3均為液態(tài)，這樣就為利用鈦粉、mg層11、licl電解質(zhì)3三種物質(zhì)的密度差將其分開(kāi)創(chuàng)造了條件，即如圖2所示的，鈦粉15在底層、mg層11在中間層、licl電解質(zhì)3在上層。另外，陰極裝置1中還有一個(gè)較為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是陰極導(dǎo)電桿12和絕緣保護(hù)管13，如圖2所示的，絕緣保護(hù)管13保證陰極導(dǎo)電桿12與licl電解質(zhì)3完全隔絕，電流通過(guò)陰極導(dǎo)電桿12僅與mg層11連通，然后游離于licl電解質(zhì)3內(nèi)的源于陽(yáng)極裝置2的鈦離子則在mg層11與licl電解質(zhì)3的交界面處獲得電子而恢復(fù)為純鈦，并最終由于密度最大而沉淀于液態(tài)的mg層11底部，并最終形成純度很高的鈦粉15。

由于上述的電解原理，一般的，優(yōu)選所述絕緣開(kāi)口容器14為絕緣的坩堝，這樣可以在高溫的情況下穩(wěn)定的進(jìn)行電解。還可以將所述絕緣保護(hù)管13與坩堝固定連接，從而便于對(duì)坩堝的上下移動(dòng)。

對(duì)于陽(yáng)極裝置2而言，如圖3所示的，可以選擇這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：即由陽(yáng)極導(dǎo)電桿23以及陽(yáng)極料筐22構(gòu)成的所述陽(yáng)極裝置2，所述陽(yáng)極料筐22內(nèi)設(shè)置有海綿鈦或碳氧鈦。這樣可以相對(duì)穩(wěn)定的固定海綿鈦或碳氧鈦21，保證電解的穩(wěn)定。當(dāng)然，優(yōu)選在所述陽(yáng)極料筐22上設(shè)置便于licl電解質(zhì)3流動(dòng)的孔洞結(jié)構(gòu)，從而提高電解效率。

基于上述新的電解回收裝置，本發(fā)明還包括相應(yīng)的電解回收方法，包括如下步驟：a、利用所述金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置設(shè)置電解回路：即將陰極裝置1、陽(yáng)極裝置2以及l(fā)icl電解質(zhì)3構(gòu)成電解的回路，其中陽(yáng)極裝置2處設(shè)置的海綿鈦或碳氧鈦以及陰極裝置1的絕緣開(kāi)口容器14均完全浸沒(méi)于licl電解質(zhì)3內(nèi)；b、啟動(dòng)金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置，送直流電開(kāi)始電解，所述電解熔鹽溫度范圍為700℃～720℃；c、真空蒸餾取出鈦粉：斷開(kāi)直流電，取出陰極裝置1并將陰極裝置1放置于真空蒸餾裝置4內(nèi)，將真空蒸餾裝置4抽真空并升溫至1000±50℃，恒溫保持后降溫冷卻至室溫，然后取出陰極裝置1，即獲得陰極裝置1的絕緣開(kāi)口容器14內(nèi)的純鈦粉。

對(duì)于上述步驟a，如圖1所示的，讓陽(yáng)極裝置2處設(shè)置的海綿鈦或碳氧鈦以及陰極裝置1的絕緣開(kāi)口容器14均完全浸沒(méi)于licl電解質(zhì)3內(nèi)，是構(gòu)成回路的前提，尤其是圖2所示的，需保證mg層11上方緊貼有l(wèi)icl電解質(zhì)3。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，mg層11容量占絕緣開(kāi)口容器14的70％左右為宜。對(duì)于電解回收結(jié)束后，只需取出陰極裝置1，然后將所述陰極裝置1放置于真空蒸餾裝置4內(nèi)，將真空蒸餾裝置4抽真空并啟動(dòng)加熱系統(tǒng)41至真空蒸餾裝置4內(nèi)升溫至1000±50℃，恒溫保持，待陰極裝置1內(nèi)的鎂揮發(fā)并抽出完畢后降溫冷卻至室溫，取出陰極裝置1，即獲得陰極裝置1的絕緣開(kāi)口容器14內(nèi)的純鈦粉。如圖4所示的，抽真空出口42優(yōu)選設(shè)置于真空蒸餾裝置4頂部。

本發(fā)明采用licl為電解質(zhì)，選用在高溫狀態(tài)下為液態(tài)的金屬鎂為陰極隔離層，并巧妙利用鈦粉、金屬鎂、電解質(zhì)三種物質(zhì)的密度差實(shí)現(xiàn)分層隔開(kāi)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈦粉提純的目的，也減少了傳統(tǒng)的濕法處理工序，沒(méi)有環(huán)境污染的困擾，工藝簡(jiǎn)單易于推廣。另外，在電解結(jié)束后，將陰極裝置放入真空系統(tǒng)，通過(guò)升溫抽真空即可將金屬鎂揮發(fā)、冷凝回收，剩下純凈的金屬鈦粉，而回收的鎂粉也可以循環(huán)利用。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電解提取金屬鈦粉相關(guān)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種金屬鈦粉熔鹽電解回收裝置，包括由陰極裝置、陽(yáng)極裝置以及LiCl電解質(zhì)構(gòu)成的電解回路，陰極裝置由絕緣開(kāi)口容器、設(shè)置于絕緣開(kāi)口容器內(nèi)的Mg層、設(shè)置于絕緣開(kāi)口容器內(nèi)的陰極導(dǎo)電桿以及套接于陰極導(dǎo)電桿外周的絕緣保護(hù)管構(gòu)成，陰極導(dǎo)電桿的兩端露出于絕緣保護(hù)管外，陰極導(dǎo)電桿的一端設(shè)置于Mg層內(nèi)，陰極導(dǎo)電桿的另一端設(shè)置于LiCl電解質(zhì)之外；陽(yáng)極裝置內(nèi)設(shè)置有海綿鈦或碳氧鈦。本發(fā)明減少了傳統(tǒng)的濕法處理工序，沒(méi)有環(huán)境污染的困擾，工藝簡(jiǎn)單易于推廣，尤其適用于提取高純度的鈦粉之中。

技術(shù)研發(fā)人員：穆宏波;穆天柱;彭衛(wèi)星;鄧斌;趙三超;閆蓓蕾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：攀鋼集團(tuán)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.12
技術(shù)公布日：2017.07.04