EA011056B1 - Способ отделения и извлечения тугоплавкого металла - Google Patents
Способ отделения и извлечения тугоплавкого металла Download PDFInfo
- Publication number
- EA011056B1 EA011056B1 EA200701982A EA200701982A EA011056B1 EA 011056 B1 EA011056 B1 EA 011056B1 EA 200701982 A EA200701982 A EA 200701982A EA 200701982 A EA200701982 A EA 200701982A EA 011056 B1 EA011056 B1 EA 011056B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- refractory metal
- melt
- salt
- molten
- separation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 113
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 131
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 101
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 96
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 32
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 29
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 29
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 24
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 18
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims description 18
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 11
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 11
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 33
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 17
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- -1 calcium chloride Chemical class 0.000 description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 101000581326 Homo sapiens Mediator of DNA damage checkpoint protein 1 Proteins 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102100027643 Mediator of DNA damage checkpoint protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/02—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of alkali or alkaline earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1263—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction
- C22B34/1268—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using alkali or alkaline-earth metals or amalgams
- C22B34/1272—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using alkali or alkaline-earth metals or amalgams reduction of titanium halides, e.g. Kroll process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1295—Refining, melting, remelting, working up of titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Газообразный TiClподают в расплав CaCl, содержащийся в реакторном сосуде 6, через трубу 11 подачи исходного материала, TiClдля получения гранулированного металлического Ti восстанавливают кальцием, растворенном в расплаве CaCl. Расплав CaCl, с которым смешаны гранулы Ti, выпускаемые вниз из реакторного сосуда 6, направляют в процесс отделения 12, расплав CaClнагревают в нагревательном сосуде 15, и отделение происходит за счет разницы в плотности, в результате чего расплав 16 CaClрасполагается в верхнем слое, тогда как металлический Ti 17 располагается в нижнем слое. Металлическим Ti 17 в нижнем слое извлекают из канала 18 выпуска тугоплавкого металла, и этот металлический Ti 17 затвердевает с образованием слитка. Расплав 16 CaClв верхнем слое направляют в процесс электролиза 13 вместе с расплавом CaCl, извлеченным из реакторного сосуда 6, а Са, образовавшийся при электролизе, и CaClвозвращают в реакторный сосуд 6. Способ отделения и извлечения согласно изобретению применяют в процессе отделения 12 при вышеупомянутом процессе получения Ti и высококачественный Ti или сплав Ti эффективно отделяют от и извлекают из CaCl-содержащего солевого расплава с использованием небольших количеств энергии.
Description
Область технического применения
Настоящее изобретение относится к способу отделения и извлечения тугоплавкого металла, такого как Τι, путем нагрева и плавления солевого расплава, такого как хлорид кальция (СаС12), в котором содержится тугоплавкий металл.
Уровень техники
Способ Кролла для восстановления тетрахлорида титана (Т1С14) магнием (Мд) обычно используют в качестве способа промышленного производства тугоплавкого металла, такого как металлический Τι. В способе Кролла в реакторный сосуд загружают расплавленный Мд, сверху на поверхность его расплава подают жидкий Т1С14, а металлический Τι получают восстановлением Т1С14 магнием (Мд) вблизи поверхности расплавленного Мд. С помощью способа Кролла получают высокочистую титановую губку.
Однако в способе Кролла скорость подачи Т1С14 ограничена, поскольку реакция протекает в реакторном сосуде вблизи поверхности расплавленного Мд. Дополнительно, полуденные гранулы Τι являются агрегированными из-за свойства адгезии между Τι и расплавленным Мд, и гранулы Τι спекаются с образованием крупноразмерных гранул, выросших под действием тепла от расплава. Поэтому трудно вынимать полученный Τι из реакторного сосуда, а также трудно производить Τι непрерывно.
Для решения вышеуказанных проблем было проведено множество исследований и опытноконструкторских работ. Например, в публикации заявки на патент Японии № 2004-52037 предложен способ выделения металлического титана, в котором восстановление осуществляют с использованием Са и одновалентного иона кальция (Са+), которые генерируются путем электролиза в смешанном солевом расплаве, включающем в себе оксид титана (ΤίΟ2), хлорид титана (СаС12), оксид кальция (СаО и/или кальций (Са). В Международной патентной заявке №2002 -517613 раскрыт способ удаления кислорода (О2) из металлического соединения и т.п. (например, ΤίΟ2) путем электролиза в солевой расплаве, таком как СаС12.
Авторы изобретения также предложили способ, в котором в качестве исходного материала используют хлорид металла, содержащий ПС14, и гранулы Τι или гранулы сплава Τι получают в солевом расплаве путем проведения реакции хлорида металла с Са, находящимся в расплавленном состоянии в солевом расплаве, содержащем расплавленный СаС12. Например, авторами изобретения раскрыта заявка на патент Японии, опубликованная под № 2005-133195, в которой для экономного пополнения солевого расплава кальцием, расходуемым на восстановительную реакцию между ΤίΟ4 и Са, используют Са, получаемый путем электролиза расплавленного СаС12, и таким образом Са используют с рециркуляцией.
В данных способах для получения Τι восстанавливают оксид титана или хлорид титана, и полученный Τι существует в состоянии, в котором Τι в виде твердого вещества (порошкообразного вещества или гранулированного вещества) смешан с солевым расплавом, поскольку солевой расплав обеспечивает реакционное поле, в котором в этот момент протекает реакция восстановления. Поэтому требуется операция (процесс) для отделения Τι от солевого расплава, в котором Τι находится в смешанном состоянии.
В настоящее время способ Кролла обычно используют в качестве промышленного способа получения металлического Τι, поскольку непрореагировавший Мд и хлорид магния (МдС12), который является побочным продуктом, примешиваются к губчатому металлическому Τι, полученному в результате процесса восстановления, непрореагировавший Мд и МдС12 испаряют и удаляют путем нагрева в результате процесса вакуумного разделения, а высокочистый губчатый металлический Τι отделяют и извлекают. Согласно способу Кролла получают высококачественный металлический Τι. Однако для испарения Мд и МдС12, попавших в тонкую структуру губки, требуется большое количество тепловой энергии.
В способе, предложенном в публикации заявки на патент Японии № 2004-52037, в которой оксид титана восстанавливают электролитическим Са и одновалентным ионом кальция (Са+), из реакционного резервуара вынимают наружу губчатый металлический Τι, и этот губчатый металлический Τι выделяют и извлекают с применением промывки водой и промывки разбавленной соляной кислотой к губчатому металлическому Τι, к которому прилипла соль, такая как хлорид кальция. В способе, раскрытом в Международной патентной заявке № 2002-517613, Τι получают из смеси с солевым расплавом, таким как СаС12, причем после того, как Τι надлежащим образом измельчен, требуется операция по удалению Τι из налипающего солевого расплава путем промывки водой.
Даже в производстве металлического Τι, при котором ПС14 восстанавливают Са, в процессе окончательного отделения и извлечения расплав СаС12, с которым смешан порошкообразный и гранулированный металлический Τι, выводят из реакторного сосуда наружу и Τι отделяют отжимной операцией механического сжатия. В данном случае, после отделения налипший солевой расплав удаляют промывкой водой или чем-то подобным.
Хотя процесс промывки водой является относительно простой работой, этот мокрый процесс требует много человеко-часов и большого пространства. Удаление остаточной воды после промывки водой является нелегким процессом. Недостаточное удаление воды может иметь негативное влияние на качество Τι, так как повышаются содержание кислорода и содержание водорода в полученном Τι. Даже если полученный Τι подвергается воздействию открытого воздуха после охлаждения, то на поверхности Τι происходит окисление, понижая его качество. Дополнительно, для того чтобы СаС12, который растворен в воде и отделен от Τι, можно было преобразовать из состояния водного раствора в расплав СаС12, кото
- 1 011056 рый можно использовать в качестве исходного материала для электролиза с целью повторного использования Са, требуется большое количество энергии.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является обеспечение способа отделения и извлечения высококачественного тугоплавкого металла из солевого расплава, с которым смешан этот высококачественный тугоплавкий металл, в частности способа эффективного, с более низкими энергозатратами отделения и извлечения высококачественного Τι или сплава Τι из СаС12-содержащего солевого расплава, с которым смешан этот Τι или сплав Τι, полученный путем восстановления Τίί.'14 кальцием (Са).
Для решения этой задачи авторы изобретения исследовали способ, в котором не была использована операция механического отжима и промывки водой, при этом авторы изобретения провели эксперименты по изучению возможности отделения Τι (жидкофазного отделения) в состоянии, при котором, когда металлический Τι выделяют и извлекают из смеси, в которой смешаны полученный путем восстановления кальцием металлический Τι, расплавленный СаС12 и остающийся реакционноспособный Са, эту смесь нагревают до температуры, при которой Τι расплавляется (растворяется), и смесь существует в жидкой фазе.
К этому исследованию побудили следующие факты. А именно, СаС12 имеет температуру кипения (2008°С), т.е. более высокую, чем температура плавления Τι (1680°С), и СаС12 в жидкофазном состоянии имеет плотность примерно 2, тогда как Τι имеет плотность примерно 4,5, так что жидкофазного разделения СаС12 и Τι можно достигнуть в том случае, когда упомянутую смесь поддерживают при температурах, не меньших, чем температура плавления Τι.
В этом эксперименте металлический Τι и СаС12, количества которых практически равны друг другу, загружают в водоохлаждаемый медный тигель, металлический Τι и СаС12 нагревают до температур, не меньших, чем температура плавления Τι, и расплавляют полностью весь металлический Τι и СаС12. В результате, эксперимент показывает, что металлический Τι и СаС12 четко отделены друг от друга вследствие разницы в плотности.
Как в случае извлечения Τι, достигаемого жидкофазным отделением, так и в случае извлечения Τι, достигаемого вакуумным отделением, применяемым в традиционном способе Кролла, состав (то есть соотношение компонентов «Τι, СаС12 и остаточного Са» или «Τι, МдС12 и непрореагировавшего Мд») в смеси соответствующим образом рассчитывается согласно реальным условиям для оценки тепловой энергии (эквивалентной электроэнергии), требуемой для извлечения. При условии, что требуемая энергия для последнего процесса (извлечения Τι, достигаемого вакуумным отделением) установлена равной 100, для первого процесса (извлечения Τι, достигаемого жидкофазным отделением) она равна 38. Следовательно, было обнаружено, что энергию можно в значительной степени сэкономить путем применения жидкофазного отделения для извлечения Τι.
Причина, по которой для вакуумного отделения при извлечении Τι требуется значительное количество тепловой энергии, состоит в том, что для испарения и отделения МдС12 и непрореагировавшего Мд требуется не только теплота испарения, но также требуется и длительное время для обеспечения возможности полного испарения и отделения глубоко внутри центральной части реакторного сосуда. С другой стороны, при извлечении Τι, достигаемом жидкофазным отделением, СаС12 не испаряется, поскольку СаС12 обладает высокой температурой кипения. В этом состоит одно из преимуществ извлечения Τι, достигаемого жидкофазным отделением.
Авторы изобретения также обнаружили, что Са, расплавленный в СаС12, играет важную роль в разделении Τι и СаС12. То есть при осуществлении жидкофазного отделения Τι путем нагрева и расплавления СаС12, с которым смешан Τι, Τι начинается растворяться в СаС12 и смешиваться в гранулированной форме в том случае, когда Са отсутствует. Однако, даже при легком растворении Са в СаС12, растворение Τι в СаС12 подавляется, и концентрация Τι в СаС12 значительно понижается после отделения Τι.
Следовательно, при осуществлении жидкофазного отделения Τι можно подавить снижение процента извлечения Τι путем растворения Са в СаС12. Более того, Са рециркулируют, в то время как СаС12 используют в качестве среды в способе получения Τι или сплавов Τι путем восстановления ΤίίΤ кальцием, предложенным автором изобретения. Поэтому, когда в СаС12 примешан Τι, вероятно, могут возникнуть проблемы в процессе электролиза. Однако риск возникновения проблемы снимается изобретением.
Изобретение создано на основе вышеуказанных замыслов и результатов исследований, и сущность изобретения относится к следующему способу отделения и извлечения тугоплавкого металла.
А именно, изобретение представляет собой способ отделения и извлечения тугоплавкого металла, в котором солевой расплав, смешанный с тугоплавким металлом, плавят в атмосфере инертного газа для осуществления жидкофазного отделения этого тугоплавкого металла, причем солевой расплав используют в качестве реакционного поля.
В качестве примера «тугоплавкого металла» можно привести Τι и Ζγ.
Использованный здесь термин «смешанный» означает, что смешанное состояние не представляет собой гомогенную фазу. То есть «(быть) смешанным» означает, что тугоплавкий металл присутствует в солевом расплаве в виде твердой фазы, тогда как вещество, содержащее «смешанный» компонент, также называется «смесью».
- 2 011056
Термин «реакционное поле» означает область, в которой происходит реакция. В подобных случаях «реакционное поле» означает солевой расплав, который действует как реакционное поле, т.е. солевой расплав, где протекает реакция некоторого рода.
Термин «плавка» означает операцию по нагреву солевого расплава, в который примешан тугоплавкий металл, для преобразования всего солевого расплава в жидкое состояние.
Термин «жидкофазное отделение» означает, как описано выше, отделение (разделение) в состоянии наличия смеси в жидкой фазе. В подобных случаях термин «жидкофазное отделение» означает, что тугоплавкий металл и солевой расплав отделяются друг от друга по вертикали за счет разницы в плотности в то время, когда они существуют в жидкой фазе.
Солевой расплав, в который примешан тугоплавкий металл, является не расплавом, в котором тугоплавкий металл просто примешан в обычный солевой расплав, а расплавом, который действует как реакционное поле, т.е. расплавом, который взят из произвольного процесса. Когда применяется способ отделения и извлечения согласно изобретению, солевой расплав может быть затвердевшим и, как очевидно, образовавшим твердофазное состояние. Причина состоит в том, что солевой расплав в процессе плавки приходит в расплавленное состояние.
Солевой расплав, в который примешан тугоплавкий металл, расплавляют для осуществления способа отделения и извлечения согласно изобретению. То есть солевой расплав, в который примешан тугоплавкий металл, нагревают до тех пор, пока весь солевой расплав не перейдет в жидкое состояние, что приводит к разделению тугоплавкого металла и солевого расплава как реакционного поля в жидкой фазе. То есть разделение происходит вследствие разницы в плотности, в результате чего обычно солевой расплав располагается в верхнем слое, тогда как тугоплавкий металл располагается в нижнем слое.
Допустим, что М - температура плавления отделяемого и извлекаемого тугоплавкого металла, а В температура кипения солевого расплава, причем солевой расплав удовлетворяет соотношению В>М, а в качестве цели процесса можно использовать тугоплавкий металл, обладающий температурой плавления М. Однако виды солевых расплавов, которые можно использовать на практике, относительно ограничены из-за ограничений, вызванных сложностью обращения, характеристиками (в частности, опасным влиянием на окружающую среду), ценами и т.п. Например, в случае, если целевым тугоплавким металлом является Τι (температура плавления 1680°С), солевой расплав может представлять собой СаС12 (температура кипения 2008°С), ЬаС13 температура кипения 1710°С), 8иС13 (температура кипения 2040°С), СаВ2 (температура кипения 2510°С) или ВаВ2 (температура кипения 2137°С).
Фиг. 1 представляет собой изображение, схематически иллюстрирующее тот путь, по которому осуществляют способ отделения и извлечения тугоплавкого металла согласно изобретению для выделения тугоплавкого металла из солевого расплава.
На фиг. 1 солевой расплав, в котором перемешан тугоплавкий металл, загружают в реакторный сосуд 1, и эти солевой расплав и тугоплавкий металл нагревают до расплавленного состояния. Жидкофазное отделение тугоплавкого металла и солевого расплава протекает в расплавленном состоянии из-за разницы в плотности. В примере, показанном на фиг. 1, жидкофазное отделение протекает таким образом, что солевой расплав 2 располагается в верхнем слое, тогда как тугоплавкий металл 3 располагается в нижнем слое, причем тугоплавкий металл 3 можно отбирать и извлекать из канала 4 выпуска тугоплавкого металла, расположенного у дна реакторного сосуда 1. С другой стороны, солевой расплав 2 можно извлекать из канала 5 выпуска солевого расплава, расположенного вблизи промежуточной по высоте части реакторного сосуда 1.
Местоположения, в которых расположены канал 4 выпуска тугоплавкого металла и канал 5 выпуска солевого расплава, можно соответствующим образом определить, принимая во внимание соотношение компонентов в смеси тугоплавкого металла и солевого расплава. Используя нагревательный сосуд, в котором каналы выпуска предусмотрены во многих местоположениях, любые из каналов выпуска можно избирательно использовать в соответствии с уровнем каждой жидкости в верхнем слое и нижнем слое. Загрузку солевого расплава, в котором перемешан тугоплавкий металл, и отбор тугоплавкого металла 3 и солевого расплава 2 осуществляют систематически, что позволяет осуществлять извлечение полунепрерывно или непрерывно.
Необходимо, чтобы использовался нагревательной сосуд, обладающий высокой устойчивостью к высоким температурам, чтобы не допускать протекание расплавов загруженных материалов. Например, можно использовать водоохлаждаемый медный сосуд в том случае, когда в качестве солевого расплава используется СаС12, а тугоплавким металлом является Τι.
Например, в качестве средства нагрева и плавки можно использовать плазменный способ плавки и способ высокочастотной индукционной плавки.
Причина, по которой плавку осуществляют в атмосфере инертного газа, состоит в том, что необходимо предотвратить реакцию тугоплавкого металла с кислородом или другими газами и поглощение кислорода или других газов тугоплавким металлом, поскольку у любого вещества в системе, находящейся в высокотемпературных условиях, реакционноспособность повышена. Хотя давление инертного газа в ходе плавки особо не ограничено, как правило, плавку осуществляют при нормальном давлении (атмо
- 3 011056 сферном давлении).
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла согласно изобретению предусматривается, что «солевой расплав может использоваться в качестве реакционного поля при получении тугоплавкого металла, и используют солевой расплав, смешанный с тугоплавким металлом, полученным за счет реакции в реакционном поле» (данный вариант воплощения называют вариантом 1).
Способ по варианту 1 представляет собой способ, в котором в качестве аспекта изобретения добавляется условие, что солевой расплав используют в качестве реакционного поля при получении тугоплавкого металла, смешиваемого с упомянутым солевым расплавом.
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла (включая способ по варианту 1) условие, что температура кипения солевого расплава является более высокой, чем температура плавления тугоплавкого металла, четко выражено в качестве одного из аспектов изобретения, и это условие можно добавить (вариант 2).
Предпосылка о том, что температура кипения солевого расплава является более высокой, чем температура плавления тугоплавкого металла, требуется для того, чтобы реализовать способ отделения и извлечения по изобретению для осуществления жидкофазного отделения тугоплавкого металла. Способ по варианту 2 является способом, в котором это четко указывается.
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла (включая способы по вариантам 1 и 2) согласно изобретению можно использовать солевой расплав, содержащий СаС12 (вариант 3). «Солевой расплав, содержащий СаС12», означает солевой расплав, содержащий только расплавленный СаС12 или солевой расплав, в котором к расплавленному СаС12 добавлен СаВ2 и т.п. для снижения температуры плавления или для корректировки его вязкости или т.п.
Подходящее реакционное поле можно сформировать путем применения способа по варианту 3 в случае варианта воплощения, в котором отделяют и извлекают тугоплавкий металл, полученный путем восстановления упомянутого в дальнейшем соединения тугоплавкого металла (например, Т1С14) кальцием.
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла (любом из способов по вариантам 1-3) согласно изобретению предусматривается, что «солевой расплав содержит Са, а тугоплавкий металл может быть получен путем проведения реакции соединения тугоплавкого металла с кальцием в солевом расплаве» (вариант 4).
В качестве примера соединения тугоплавкого металла можно привести хлорид тугоплавкого металла, такой как Т1С14. То есть в способе по варианту 4 солевой расплав указан в качестве солевого расплава, в котором примешан тугоплавкий металл, полученный путем проведения реакции хлорида тугоплавкого металла, такого как Т1С14, с кальцием.
В способе (способ по варианту 4) согласно изобретению может быть предусмотрено, что «тугоплавкий металл представляет собой Т1 или сплав Т1, а соединение тугоплавкого металла содержит Т1С14 (вариант 5)».
Например, как схематически показано в нижеупомянутом примере применения способа отделения и извлечения согласно изобретению, вариант, в котором жидкофазное отделение металлического Т1 осуществляют путем плавки солевого расплава, в котором примешан металлический Т1, полученный путем проведения реакции Т1С14 с Са, соответствует способу по варианту 5. При проведении реакции Т1С14 и другого хлорида металла с кальцием одновременно кальцием восстанавливается и другой хлорид металла, что, таким образом, оканчивается появлением сплава Т1, смешанного с солевым расплавов, вследствие чего сплав Т1 может быть отделен и извлечен.
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла согласно изобретению желательно, чтобы тугоплавким металлом являлся Т1 или сплав Т1, солевой расплав содержал СаС12 и Са, а плавка осуществлялась в атмосфере инертного газа или в вакууме (вариант 6).
Са, растворенный в СаС12-содержащем солевом расплаве, подавляет растворение Т1 или сплава Т1 в солевом расплаве и существенно снижает концентрацию Т1 в солевом расплаве после того, как Т1 или сплав Т1 отделен, когда солевой расплав, с которым смешан тугоплавкий металл, нагревают для осуществления жидкофазного разделения солевого расплава и такого металла. В примере результатов исследования Т1 растворяется в солевом расплаве в диапазоне 0,5-1 мас.% при отсутствии растворенного Са в СаС12, а когда СаС12 содержит 1 мас.% Са, концентрация Т1 в солевом расплаве понижается до 50 частиц на миллион.
Применение способа по варианту 6 может подавлять растворение Т1 или сплава Т1 в солевом расплаве на величину 1/100 или менее. Нижний предел концентрации Са в солевом расплаве не ограничен, поскольку данный эффект можно распознать, даже если в солевом расплаве растворено чуть-чуть Са. Верхний предел концентрации Са в солевом расплаве конкретно не ограничен, поскольку этот эффект проявляется, даже если концентрация Са близка к концентрации насыщения в СаС12-содержащем солевом расплаве. Не выходя за рамки допустимого, верхним пределом концентрации Са является концентрация насыщения (в случае СаС12, - примерно 1,5 мас.%) в СаС12-содержащем солевом расплаве.
Кальций может содержаться в солевом расплаве перед тем, как смешанный с Т1 или сплавом Т1 солевой расплав плавят (т.е. в любой момент перед началом плавки). Иными словами, в случае, если Са не
- 4 011056 содержится в солевом расплаве, в котором примешан тугоплавкий металл, изначально полученный путем реакции с Са, того же эффекта, что и в случае, если Са изначально содержится в солевом расплаве, достигают в том случае, если Са просто добавляют непосредственно перед началом плавки.
В способе отделения и извлечения согласно изобретению, как описано выше, плавку осуществляют в атмосфере инертного газа. Причина этого состоит в том, что необходимо предотвратить реакцию тугоплавкого металла с кислородом или другими газами и поглощение кислорода или других газов в тугоплавкий металл. Обычно используют такой инертный газ, как Аг. Подобно варианту 6, плавку СаС12содержащего солевого расплава, с которым смешан Τι или сплав Τι, можно осуществлять в вакууме. В целях настоящего изобретения, «вакуум» означает состояние низкого давления. Уровень вакуума можно соответствующим образом устанавливать до такой степени, при которой можно предотвратить окисление Τι или сплава Τι или реакцию тугоплавкого металла с кислородом или другими газами.
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла (способе по варианту 6) согласно изобретению желательно, чтобы концентрация Са в солевом расплаве регулировалась в диапазоне 0,1-1,5 мас.% перед тем, как смесь солевого расплава и Τι или сплава Τι плавят (вариант 7).
Эффект подавления растворения Τι или сплава Τι в солевом расплаве довольно низок, когда концентрация Са в солевом расплаве составляет менее 0,1 мас.%, а когда концентрация Са превышает 1,5 мас.%, возникает риск осаждения Са из-за колебаний в рабочих условиях. Является более желательным, чтобы концентрация Са находилась в диапазоне 0,3-1,0 мас.%.
Как описывалось выше, эффект подавления растворения Τι или сплава Τι в солевом расплаве распознается даже в том случае, если чуть-чуть Са растворено в солевом расплаве. Более того, растворение Τι в СаС12 может эффективно подавляться в том случае, когда перед плавкой применяют способ согласно варианту 7, в котором концентрацию Са в солевом расплаве регулируют в пределах вышеуказанного диапазона.
В способе согласно варианту 6 или 7, когда концентрация Са в солевом расплаве составляет менее 0,1% по массе, перед тем, как плавят смесь солевого расплава и Τι или сплава Τι, в солевой расплав предпочтительно добавляют Са (вариант 8).
Способ по варианту 8 является способом, определяющим рабочий режим, при котором перед плавкой концентрацию Са в солевом расплаве контролируют и надлежащим образом регулируют. При этом может быть эффективно подавлено растворение Τι для гарантированного осуществления отделения СаС12 и Τι или сплава Τι.
Хотя измерение концентрации Са может быть выполнено методом генерирования водорода, методом титрования нейтрализацией или т. п., концентрацию Са можно косвенным образом проконтролировать исходя из материальных балансов в соответствии с характеристиками фактической эксплуатации.
В способе отделения и извлечения согласно изобретению способы по вариантам 4-8 являются способами, которые можно подходящим образом осуществлять, когда солевой расплав содержит СаС12, а тугоплавким металлом является Τι или сплав Τι. Το есть присутствие растворенного Са в СаС12 подавляет растворение Τι или сплава Τι в СаС12, значительно снижая концентрацию Τι в СаС12 после жидкофазного отделения, что позволяет повысить процент извлечения Τι.
Дополнительно при получении Τι или сплава Τι путем восстановления кальцием, при котором Са используют циркуляционно благодаря использованию СаС12 в качестве среды, хотя растворение Τι или сплава Τι в СаС12, вероятно, может стать проблематичным в процессе электролиза, риск растворения Τι или сплава Τι в СаС12 может быть устранен.
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла (любом из способов по вариантам 1-8) согласно изобретению «желательно, чтобы весь солевой расплав или его часть, в котором (ой) примешан полученный путем реакции тугоплавкий металл, поддерживали в расплавленном состоянии до расплавления в атмосфере инертного газа» (вариант 9).
Как, в частности, описано ниже, применение способа по варианту 9 может сэкономить тепловую энергию, необходимую для плавления находящейся в затвердевшем состоянии смеси, состоящей из тугоплавкого металла и солевого расплава. Является желательным, чтобы вся смесь поддерживалась в расплавленном состоянии. Однако тепловую энергию можно сэкономить даже в том случае, если плавится часть смеси.
В способе отделения и извлечения тугоплавкого металла (любом из способов по вариантам 4-9) согласно изобретению, когда солевой расплав с остатками Са плавят в атмосфере инертного газа после реакции с соединением тугоплавкого металла, Са может испаряться и отделяться (вариант 10).
То есть Са может удаляться из солевого расплава после того, как отделен Τι или сплав Τι, и способ по варианту 10 является желательным способом в том случае, когда солевой расплав, отделенный от соединения тугоплавкого металла, используют повторно. Однако в этом случае считается, что Са удаляется не полностью, а его часть остается в СаС12.
Способ отделения и извлечения по варианту 10 будет подробно описан далее в примере применения способа отделения и извлечения согласно изобретению. Например, в том случае, если ΤίΟ4 восстанавливают Са с получением металлического Τι, то при применении к процессу отделения металлического Τι способа по варианту 10 является желательным, чтобы Са, который препятствует электролизу, можно бы
- 5 011056 ло удалять при осуществлении электролиза солевого расплава, включающего в себя СаС12.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой изображение, схематически иллюстрирующее состояние, при котором для отделения тугоплавкого металла от солевого расплава реализуют способ отделения и извлечения тугоплавкого металла согласно изобретению; а фиг. 2 представляет собой изображение, иллюстрирующее пример конфигурации устройства для получения металлического Τι путем восстановления Т1С14 кальцием.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Наилучший вариант осуществления изобретения будет описан ниже со ссылкой на чертеж. Фиг. 2 представляет собой изображение, иллюстрирующее пример конфигурации устройства для получения металлического Τι путем восстановления Т1С14 кальцием. В конфигурации, изображенной на фиг. 2, внедрен процесс, позволяющий реализовать способ отделения и извлечения по варианту 6.
Обращаясь к фиг. 2, в потолочной части реакторного сосуда 6 предусмотрена труба 7 подачи восстановителя, предназначенная для подачи Са, который и является восстановителем. Дно реакторного сосуда 6 сужается книзу при плавном уменьшении диаметра реакторного сосуда 6 для того, чтобы содействовать выгрузке полученных гранул Τι. В центральной части у нижнего конца реакторного сосуда 6 предусмотрена труба 8 выпуска Τι для выгрузки полученных гранул Τι.
С другой стороны внутри реакторного сосуда 6 расположена цилиндрическая разделительная перегородка 9, причем между разделительной перегородкой 9 и внутренней поверхностью прямой части корпуса реакторного сосуда 6 обеспечен заданный зазор. В верхней части реакторного сосуда 6 предусмотрена труба 10 выпуска солевого расплава, предназначенная для выгрузки СаС12 вбок. В нижней части реакторного сосуда 6 предусмотрена труба 11 подачи исходного материала, предназначенная для подачи Τ1Ο4. который и является исходным материалом для Τι, проходя сквозь разделительную перегородку 9 и достигая центральной части реакторного сосуда 6.
В качестве солевого расплава в реакторном сосуде 6 содержится жидкий расплав СаС12, в котором растворен Са. Уровень расплава СаС12 устанавливают более высоким, чем уровень трубы 10 выпуска солевого расплава, и более низким, чем верхний край разделительной перегородки 9. Расплав Са поддерживается на расплаве СаС12 внутри разделительной перегородки 9.
При таких условиях газообразный Τίί.’14 подают в расплав СаС12, расположенный внутри разделительной перегородки 9 по трубе 11 подачи исходного материала. Это позволяет ΤίΟ4 быть восстановленным кальцием (Са) в расплаве СаС12 внутри разделительной перегородки 9 с получением гранулированного металлического Τι в расплаве СаС12. Использование исходного материала, в котором газообразный Τίί.'14 смешан с другим газообразным хлоридом металла, может привести к получению сплава Τι. Газообразный Τίί.’14 и другой газообразный хлорид металла одновременно восстанавливаются кальцием, вследствие чего могут быть получены гранулы сплава Τι.
Гранулы Τι, получаемые в расплаве СаС12, расположенном внутри разделительной перегородки 9 в реакторном сосуде 6, движутся вниз через расплав СаС12 и осаждаются на дне реакторного сосуда 6. Осажденные гранулы Τι соответствующим образом выпускают вниз из трубы 8 выпуска Τι вместе с расплавом СаС12 и эти осажденные гранулы Τι направляют в процесс отделения 12. В данном случае, в извлекаемом расплаве СаС12 остается некоторое количество непрореагировавшего Са.
Расплав СаС12, в котором Са израсходован на восстановительную реакцию внутри разделительной перегородки 9, движется вверх снаружи разделительной перегородки 9 через донную часть разделительной перегородки 9, и расплав СаС12 выпускают из трубы 10 выпуска солевого расплава. Выпускаемый расплав СаС12 направляют в процесс электролиза 13.
Внутри разделительной перегородки 9 расплав СаС12 пополняется кальцием из расплава Са, поддерживаемого на расплаве СаС12. В то же время, количество Са на расплаве СаС12 пополняется через трубу 7 подачи восстановителя.
С другой стороны, в процессе отделения 12 гранулы Τι, извлеченные вместе с расплавом СаС12, загружают в нагревательный сосуд 15, гранулы Τι также нагревают до перехода в расплавленное состояние, и происходит отделение вследствие разницы в плотности, в результате чего расплав 16 СаС12 располагается в верхнем слое, тогда как металлический Τι 17 располагается в нижнем слое. Расплав 16 СаС12 в верхнем слое извлекают через канал 19 выпуска солевого расплава и этот расплав 16 СаС12 направляют в процесс электролиза 13, наряду с расплавом СаС12, извлеченным из реакторного сосуда 6. Металлический Τι 17 в нижнем слое извлекают через канал 18 выпуска тугоплавкого металла и этот металлический Τι 17 подвергают затвердеванию с образованием слитка.
Является желательным, чтобы температура в ходе плавки находилась в диапазоне 1680-1750°С. Поскольку температура плавления Τι составляет 1680°С, гранулы Τι не плавятся при температуре ниже этой. Температура, превышающая 1750°С, легко снижает долговечность оборудования, такого как нагревательный сосуд. Температура, превышающая 1750°С, неблагоприятна с точки зрения энергии, необходимой для нагрева.
В процессе электролиза 13 расплав СаС12, вводимый из реакторного сосуда 6 и процесса отделения
- 6 011056
12, разлагают на Са и газообразный С12 путем электролиза. Са и СаС12 возвращают в реакторный сосуд 6. Поскольку СаС12, в котором растворен Са, используют в реакторном сосуде 6, в разделении Са и СаС12 нет необходимости.
Газообразный С12, полученный в процессе электролиза 13, направляют в процесс хлорирования 14. В процессе хлорирования 14 Т1О2 хлорируют для получения Т1С14. Кислород, являющийся побочным продуктом, выпускают в виде СО2 при одновременном использовании угольных порошков (С). Полученный Т1С14 вводят в реакторный сосуд 6 через трубу 11 подачи исходного материала. Таким образом, за счет циркуляции СаС12 осуществляют циркуляцию Са, который является восстановителем, и газообразного С12.
То есть процесс получения металлического Т1 является примером, в котором применяют способ отделения и извлечения по варианту 6. В способе отделения и извлечения по варианту 6 солевой расплав, в котором примешан металлический Т1, плавят для осуществления жидкофазного отделения металлического Т1. Согласно процессу получения металлического Т1, металлический Т1 получают непрерывно по существу лишь путем пополнения запасов Т1О2 и С.
В способе отделения и извлечения (любом из способоз по вариантам 1-8) согласно изобретению весь солевой расплав или его часть, в котором(ой) примешан полученный за счет реакции тугоплавкий металл, желательно поддерживают в расплавленном состоянии до полного расплавления в атмосфере инертного газа (вариант 9).
При применении варианта 9 к примеру процесса получения металлического Т1, показанного на фиг. 2, смесь гранул Т1, извлеченных из трубы 8 выпуска Т1, и расплава СаС12 поддерживают в расплавленном состоянии до ее подачи в процесс отделения 12 и загрузки в нагревательный сосуд 15. То есть смесь гранул Т1 загружают в нагревательный сосуд 15, когда гранулы Т1 перемешаны в расплаве СаС12. Даже если часть расплава СаС12 затвердевает, несмотря на то, что для повторного плавления этой части расплава СаС12 требуется энергия, проблем при операции отделения и извлечения не возникает. Применение способа по варианту 9 может сэкономить тепловую энергию, необходимую для нагрева и плавления смеси с целью приведения всей смеси в расплавленное состояние.
Способ по варианту 10 представляет собой способ испарения и отделения Са при плавке солевого расплава, содержащего остатки Са после реакции с соединением тугоплавкого металла в атмосфере инертного газа, входящий в способ отделения и извлечения (один из способов по вариантам 4-9) согласно изобретению.
Например, в способе получения металлического Т1, показанном на фиг. 2, расплав СаС12 разлагают на Са и газообразный С12 путем электролиза в процессе электролиза 13. Однако, если в расплаве СаС12 остается непрореагировавший Са, вблизи анодного электрода возникает обратная реакция, в которой Са реагирует с С12, образованным вследствие электролиза, с возвращением к СаС12, что снижает выход по току. В этом случае, если применяется способ отделения и извлечения по варианту 10, Са удаляют из расплава СаС12, благодаря чему снижение выхода по току, вызванное этой обратной реакцией, можно ослабить.
В случае, если солевой расплав содержит только СаС12, подобно вышеуказанному примеру, то, поскольку Са плавится при 845°С и испаряется при 1420°С, при выполнении процедуры плавки смеси гранул Т1 и расплава СаС12, которые выводят через трубу 8 выпуска Т1, большое количество Са испаряется и удаляется.
Промышленная применимость
Согласно способу отделения и извлечения тугоплавкого металла по изобретению, по сравнению с извлечением губчатого металлического Т1, достигаемым вакуумным отделением, используемым в способе Кролла, металлический Т1 или сплав Т1 может быть извлечен с использованием крайне малого количества энергии. При способе восстановления и отделения тугоплавкого металла согласно изобретению также можно достичь непрерывной работы и экономии в трудозатратах, и при этом способ отделения и извлечения тугоплавкого металла согласно изобретению может значительно способствовать снижению себестоимости производства. Полученный Т1 обладает хорошим качеством, поскольку отсутствует риск смешивания с водой, оказывающего неблагоприятное влияние на качество Т1.
Таким образом, способ отделения и извлечения тугоплавкого металла согласно изобретению можно эффективно применять в качестве способа отделения и извлечения при производстве тугоплавкого металла, в частности производстве Т1 или сплава Т1 через восстановление Т1С14 кальцием.
Claims (11)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ отделения и извлечения тугоплавкого металла, характеризующийся тем, что солевой расплав, смешанный с тугоплавким металлом, плавят в атмосфере инертного газа для осуществления жидкофазного разделения тугоплавкого металла и солевого расплава, причем солевой расплав является солевым расплавом со стадии восстановления тугоплавкого металла.
- 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что упомянутый солевой расплав использован при получении упомянутого тугоплавкого металла и упомянутый солевой расплав смешан с тугоплавким метал- 7 011056 лом, полученным за счет реакции восстановления в солевом расплаве.
- 3. Способ по п.1 или 2, характеризующийся тем, что температура кипения упомянутого солевого расплава является более высокой, чем температура плавления упомянутого тугоплавкого металла.
- 4. Способ по любому из пп.1-3, характеризующийся тем, что упомянутый солевой расплав содержит СаС12.
- 5. Способ по любому из пп.2-4, характеризующийся тем, что упомянутый солевой расплав содержит Са, а полученный за счет реакции восстановления тугоплавкий металл представляет собой металл, полученный путем восстановления соединения упомянутого тугоплавкого металла кальцием (Са) в упомянутом солевом расплаве.
- 6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что тугоплавкий металл представляет собой Τι или сплав Τι, а упомянутое соединение тугоплавкого металла содержит Т1С14.
- 7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что тугоплавкий металл представляет собой Τι или сплав Τι, солевой расплав содержит СаС12 и Са, а упомянутую плавку осуществляют в атмосфере инертного газа или в вакууме.
- 8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что перед тем, как смесь упомянутого солевого расплава и Τι или сплава Τι плавят, концентрацию Са в солевом расплаве регулируют в диапазоне 0,1-1,5% по массе.
- 9. Способ по п.7 или 8, характеризующийся тем, что в случае, когда концентрация Са в солевом расплаве составляет менее 0,1 мас.%, перед тем, как плавят смесь упомянутого солевого расплава и Τι или сплава Τι, в упомянутый солевой расплав добавляют Са.
- 10. Способ по любому из пп.2-9, характеризующийся тем, что весь солевой расплав или его часть, в котором(ой) перемешан полученный за счет реакции восстановления тугоплавкий металл, поддерживают в расплавленном состоянии до полного расплавления в атмосфере инертного газа.
- 11. Способ по любому из пп.5-10, характеризующийся тем, что, когда солевой расплав с остатками Са плавят в атмосфере инертного газа после реакции восстановления с упомянутым соединением тугоплавкого металла, Са испаряется и отделяется.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005072854 | 2005-03-15 | ||
| PCT/JP2006/304456 WO2006098199A1 (ja) | 2005-03-15 | 2006-03-08 | 高融点金属の分離回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200701982A1 EA200701982A1 (ru) | 2008-02-28 |
| EA011056B1 true EA011056B1 (ru) | 2008-12-30 |
Family
ID=36991413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200701982A EA011056B1 (ru) | 2005-03-15 | 2006-03-08 | Способ отделения и извлечения тугоплавкого металла |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20080250901A1 (ru) |
| EP (1) | EP1873265A1 (ru) |
| JP (1) | JPWO2006098199A1 (ru) |
| CN (1) | CN100516255C (ru) |
| AU (1) | AU2006224012B2 (ru) |
| CA (1) | CA2601113A1 (ru) |
| EA (1) | EA011056B1 (ru) |
| NO (1) | NO20074597L (ru) |
| WO (2) | WO2006098055A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008067614A1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Separation method for metal recovery |
| JP2009299098A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Osaka Titanium Technologies Co Ltd | 金属の製造方法 |
| US8475540B2 (en) | 2009-08-12 | 2013-07-02 | Sri International | Multi-stage system for reaction and melt coalescence and separation |
| RU2504591C2 (ru) * | 2011-08-12 | 2014-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина | ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ НАСЫЩЕНИЯ РАСПЛАВА CaCl2 КАЛЬЦИЕМ |
| CN104736273B (zh) * | 2012-06-06 | 2018-05-01 | Csir公司 | 晶体钛粉末的制备方法 |
| CN104313645B (zh) * | 2014-10-28 | 2017-08-08 | 苏州萨伯工业设计有限公司 | 含钪铝合金材料的制备装置及制备工艺 |
| JP7272752B2 (ja) * | 2018-03-26 | 2023-05-12 | 株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ | 金属チタン製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH028332A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-11 | Kobe Steel Ltd | 希土類金属又は希土類合金の製造方法 |
| JPH07252550A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Sumitomo Sitix Corp | チタンの製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2205854A (en) * | 1937-07-10 | 1940-06-25 | Kroll Wilhelm | Method for manufacturing titanium and alloys thereof |
| FR2595101A1 (fr) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Rhone Poulenc Chimie | Procede de preparation par lithiothermie de poudres metalliques |
| JP3615466B2 (ja) * | 2000-06-14 | 2005-02-02 | 東邦チタニウム株式会社 | スポンジチタンの製造方法及び製造装置 |
| JP4395386B2 (ja) * | 2003-10-10 | 2010-01-06 | 株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ | Ｃａ源の循環によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法 |
-
2005
- 2005-10-26 WO PCT/JP2005/019657 patent/WO2006098055A1/ja not_active Ceased
-
2006
- 2006-03-08 AU AU2006224012A patent/AU2006224012B2/en not_active Ceased
- 2006-03-08 CA CA002601113A patent/CA2601113A1/en not_active Abandoned
- 2006-03-08 CN CNB2006800082611A patent/CN100516255C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-08 WO PCT/JP2006/304456 patent/WO2006098199A1/ja not_active Ceased
- 2006-03-08 US US11/886,323 patent/US20080250901A1/en not_active Abandoned
- 2006-03-08 JP JP2007508085A patent/JPWO2006098199A1/ja not_active Withdrawn
- 2006-03-08 EA EA200701982A patent/EA011056B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-03-08 EP EP06715376A patent/EP1873265A1/en not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-09-11 NO NO20074597A patent/NO20074597L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH028332A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-11 | Kobe Steel Ltd | 希土類金属又は希土類合金の製造方法 |
| JPH07252550A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Sumitomo Sitix Corp | チタンの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101142330A (zh) | 2008-03-12 |
| CN100516255C (zh) | 2009-07-22 |
| WO2006098199A1 (ja) | 2006-09-21 |
| US20080250901A1 (en) | 2008-10-16 |
| CA2601113A1 (en) | 2006-09-21 |
| AU2006224012B2 (en) | 2009-03-12 |
| EA200701982A1 (ru) | 2008-02-28 |
| WO2006098055A1 (ja) | 2006-09-21 |
| EP1873265A1 (en) | 2008-01-02 |
| NO20074597L (no) | 2007-10-12 |
| AU2006224012A1 (en) | 2006-09-21 |
| JPWO2006098199A1 (ja) | 2008-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1296520C (zh) | 金属钛的炼制方法及炼制装置 | |
| JP2904744B2 (ja) | マグネシウム又はその合金の電解製造方法 | |
| US9567227B2 (en) | Process for producing silicon, silicon, and panel for solar cells | |
| US20100064852A1 (en) | Method for purification of metal based alloy and intermetallic powders | |
| JP2021110026A (ja) | 金属除去方法および金属回収方法 | |
| JPS58156520A (ja) | 高純度ケイ素の半連続製造方法 | |
| EA011056B1 (ru) | Способ отделения и извлечения тугоплавкого металла | |
| TW201210939A (en) | Method for refining aluminum-containing silicon | |
| JP2004052003A (ja) | ニオブ粉末またはタンタル粉末の製造方法および製造装置 | |
| WO2005080642A1 (ja) | Ｃａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法 | |
| JP5094031B2 (ja) | スカンジウム含有合金の製造方法 | |
| JP2006283083A (ja) | アルミニウム灰、製鋼用脱硫剤及びアルミニウム灰の製造方法 | |
| EP1995353A1 (en) | METHOD OF REMOVING/CONCENTRATING METAL-FOG-FORMING METAL PRESENT IN MOLTEN SALT, APPARATUS THEREFOR, AND PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING Ti OR Ti ALLOY BY USE OF THEM | |
| JP4309675B2 (ja) | チタン合金の製造方法 | |
| JP4181469B2 (ja) | スポンジチタンの製造方法 | |
| WO2005035806A1 (ja) | Ｃａ還元によるＴｉ又はＴｉ合金の製造方法 | |
| JP2008308738A (ja) | 金属Ｔｉ又はＴｉ合金の製造方法 | |
| JPH05331589A (ja) | 稀土類−鉄合金の製造方法 | |
| JPH02503695A (ja) | 塩をベースとする融解方法 | |
| JP2000153250A (ja) | 半導体スクラップの分解法 | |
| JP2025041038A (ja) | ドロスの処理方法 | |
| US20250354284A1 (en) | Method for Producing Titanium-Based Electrolytic Raw Material and Method for Producing Metallic Titanium or Ti-Al Alloy | |
| RU2339710C2 (ru) | Способ получения металла или кремния | |
| CN121250464A (zh) | 一种基于熔盐电解共析的再生铝增值化处理方法 | |
| JP2005264181A (ja) | 溶融Ｃａ合金をＣａ移送媒体とするＴｉ又はＴｉ合金の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |