度为 18%，在接近溶液沸点的温度下发生水解并持续6小时。
[0099]按照与实例2类似的方式，将所得的氢氧化钛与MgH2和KCl-MgCl2共晶盐混合。使用 150 %化学计量的MgH2。以10 °C /分钟的加热速率加热经混合的粉末，并在500 °C下保持6小 时。当坩埚冷却时，将坩埚保持在氢气氛中。在吹扫Ar后，从熔炉中取出坩埚。
[0100] 按照与实例2类似的方式，通过稀酸溶液浸取经还原的固体、洗涤、干燥并分析。 XRD图谱确认，留下的主相也为氢化钛(Tift.924)。
[0101] 实例5:在750°C下通过镁/氢化镁对粒度为25-45μπι的提质的Ti02炉渣还原6h。然 后用酸浸取产品，并在真空炉中干燥。接着将经还原的产品与CaH 2和CaCl2在惰性手套箱环 境中混合以防止氧化。使用150 %化学计量的CaH2，以确保完全脱氧。50重量％CaCl2用作助 熔剂(flux)。然后将经混合的材料加热到1000 °C并在氢气氛中保持6小时。加热和冷却速率 均为l〇°C/分钟。在经脱氢的一步还原样品中检测到具有有限氧含量的α-Ti，而在经脱氢的 CaH2还原样品中，仅检测到无氧含量的α-Ti，从而证实在高温下利用CaH2进行的进一步还原 或脱氧是有效的。此外，使用高温处理和在该温度下的等温保持来使粒子粗化。在l〇〇〇°C下 处理6小时的情况下，平均粒度可增加至约大于35μπι。获得最多至200微米的粒度。延长等温 保持时间可进一步增加粒度。
[0102] 实例6:测试了去除杂质的三种具体浸取路线。
[0103] 在一个实施例中，1M NH4C1、1M柠檬酸钠、1M NaOH和0.6M HC1用作浸取溶液在70 °C下处理4小时。浸取以1M氯化铵与1M柠檬酸钠的混合物开始，其主要目的是去除丰度最高 的杂质MgO。之后是1M氢氧化钠和0.6M盐酸，用于去除残余氧。这是三步工艺并且可成功地 去除大多数杂质。结果表明，最终产品包含98.4%的钛，并认为钛呈氢化钛形式。
[0104] 在另一个实施例中，1M NH4CU1M磷酸氢二钠和0.6M HC1用作浸取溶液在70°C下 处理4小时。
[0105] 第二浸取路线仅为两步工艺。其以1M氯化铵与磷酸钠的混合物开始，该混合物用 于与MgO和其他氧化物络合。该步骤之后是使用0.6M盐酸的第二阶段，该阶段旨在将络合的 氧化物提取到酸溶液中。该两步工艺可成功地去除几乎所有杂质而实现98.4%的钛的最终 产品纯度，并认为钛呈氢化钛形式。
[0106] 在又一个实施例中，另一个浸取路线是使用稀HC1溶液。HC1溶液被稀释成使得其 不会溶解TiH2粒子。然而，HC1将与MgO反应以便去除到溶液中。可顺序地加入HC1以在不溶 解TiH 2的情况下浸取MgO。
[0107] 上述【具体实施方式】参照具体示例性实施例描述了本发明。然而，应当理解，在不脱 离如所附权利要求中所述的本发明的范围的情况下，可进行各种修改和变化。具体实施方 式和附图应视为仅仅是示例性的，而非限制性的，并且所有此类修改或更改(如果有的话） 旨在落入如本文所述和示出的本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种用于制备钛产品的方法，包括： 获得Ti〇2炉渣； 在适中温度、氢气氛和一定压力下使用金属还原剂从所述Ti〇2炉渣制备所述钛产品而 直接制得与所述Ti〇2炉渣中的金属杂质化学分离的所述钛产品，其中所述钛产品包含TiH2 和任选的单质钛;以及 从所述钛产品去除所述金属杂质而形成经纯化的钛产品。2. 根据权利要求1所述的方法，其中制备所述钛产品的步骤包括直接用所述金属还原 剂还原所述Ti〇2炉渣。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述制备步骤包括预处理所述Ti02炉渣以制备中间 产品，然后使用所述金属还原剂还原所述中间产品，所述中间产品包括钛酸钠、偏钛酸和基 本上纯的二氧化钛的水洗衍生物中的至少一者。4. 根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括在高于所述适中温度的温度和氢气氛 下使用比所述金属还原剂更强的第二还原剂对所述钛产品进行脱氧而制得颗粒钛产品，将 所述颗粒钛产品粗化到目标粒度范围，以及在氢气氛下冷却所述颗粒钛产品。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属还原剂包括Mg、MgH2和CaH2中的至少一者。6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属还原剂包括Mg和MgH2中的至少一者。7. 根据权利要求1所述的方法，其中还原所述Ti02炉渣包括将所述Ti02炉渣、所述金属 还原剂和盐组合。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述盐包括单金属氯化物盐、二元氯化物盐和三元 氯化物盐中的至少一者。9. 根据权利要求7所述的方法，其中所述盐包括MgCl2+NaCl、MgCl2+KCl和MgCl 2+CaCl2中 的至少一者。10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述从所述钛产品去除所述金属杂质包括利用物 理分离技术和化学分离技术中的至少一者。11. 根据权利要求1所述的方法，其中从所述钛产品去除所述金属杂质包括用浸取剂和 任选的螯合剂浸取所述金属杂质。12. 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括对所述经纯化的钛产品进行脱氢而形 成钛粉末。13. 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括对所述经纯化的钛产品进行深度脱氧 而减少所述经纯化的钛产品中的残余氧。14. 根据权利要求1所述的方法，其中所述适中温度在约400°C与约900°C之间。15. 根据权利要求1所述的方法，其中所述适中温度在约700°C与约1200°C之间。16. 根据权利要求1所述的方法，其中所述压力在约0.1巴与约5巴之间。17. 根据权利要求1所述的方法，其中所述压力在约5巴与约100巴之间。18. 根据权利要求1所述的方法，其中获得所述Ti02炉渣包括对钛给料进行碳热还原，所 述钛给料包括钛铁矿、天然金红石和白钛石中的至少一者。19. 一种用于制备钛产品的方法，包括： 获得Ti02炉渣； 对所述Ti02炉渣进行碱焙烧以从所述炉渣去除杂质并制备中间产品，所述中间产品包 括经碱浸取的Ti〇2炉渣以及钛酸钠、偏钛酸和纯二氧化钛的水洗衍生物中的至少一者； 在一定温度和压力下使用金属还原剂还原所述中间产品，从而制备包括TiH2和任选的 单质钛的钛产品；以及 从所述钛产品去除杂质而形成经纯化的钛产品。20. 根据权利要求19所述的方法，其中碱焙烧包括： 在第二温度下将NaOH与所述Ti02炉渣组合，以将Ti02转变为钛酸钠并将杂质转变为盐； 以及 用水洗涤所述钛酸钠以去除所述盐并制得钛酸钠的衍生物。21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述第二温度在约450°C与约650°C之间。22. 根据权利要求20所述的方法，其中碱焙烧还包括从所述中间产品去除杂质。23. 根据权利要求19所述的方法，其中从所述中间产品去除杂质包括： 用HC1溶液消解所述经碱浸取的Ti02炉渣以及所述中间产品的水洗衍生物，从而制得氯 化钛溶液；以及 在第三温度下水解所述氯化钛溶液，从而制得偏钛酸。24. 根据权利要求23所述的方法，其中所述第三温度为所述氯化钛的约沸点温度。25. 根据权利要求19所述的方法，其中所述金属还原剂包括Mg、MgH2和CaH2中的至少一 者。26. 根据权利要求23所述的方法，其中所述Ti02炉渣包括提质的Ti02炉渣。27. 根据权利要求23所述的方法，其中还原所述偏钛酸包括将所述偏钛酸、所述金属还 原剂和盐组合。28. 根据权利要求27所述的方法，其中所述盐包括一氯化物、二元氯化物盐和三元氯化 物盐中的至少一者。29. 根据权利要求19所述的方法，其中从所述钛产品去除杂质包括用浸取剂和任选的 螯合剂浸取所述杂质。30. 根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括对所述经纯化的钛产品进行脱氢。31. 根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括对所述经纯化的钛产品进行深度脱 氧而减少所述钛产品中的残余氧。32. 根据权利要求19所述的方法，其中获得所述Ti02炉渣包括对钛给料进行碳热还原， 所述钛给料包括钛铁矿、天然金红石和白钛石中的至少一者。
【专利摘要】本发明公开了用于制备钛产品的方法(400)。所述方法(400)可包括获得TiO2炉渣(401)，以及在适中温度和压力下使用金属还原剂(402)从所述TiO2炉渣制备钛产品，从而直接制得与所述TiO2炉渣中的金属杂质化学分离的钛产品(403)。所述钛产品可包括TiH2和任选的单质钛。然后在(404)阶段可通过浸取、纯化和分离去除所述钛产品中的杂质，从而形成经纯化的钛产品。
【IPC分类】C22B34/12, C01G23/00
【公开号】CN105658582
【申请号】
【发明人】Z·Z·方, P·范, S·米德尔马斯, J·郭, Y·张, M·弗里, A·萨提亚帕岚, Y·夏
【申请人】犹他大学研究基金会
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年8月19日