專(zhuān)利名稱(chēng)：以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產(chǎn)硼化鈦并同步產(chǎn)出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硼化鈦的制備方法，尤其涉及ー種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產(chǎn)硼化鈦并同步產(chǎn)出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法。
背景技術(shù)：
エ業(yè)上生產(chǎn)硼化鈦一般為下述三種方法
(1)金屬鈦和元素硼在高溫下直接反應(yīng)Ti+2B=TiB2；
(2)碳化硼法ニ氧化鈦和碳化硼在C存在下，在碳管內(nèi)直接反應(yīng) 2Ti02+B4C+3C=2TiB2+4C0，如果碳管內(nèi)為H2氣氛，反應(yīng)溫度為1800 1900で；如果碳
管為真空，則反應(yīng)溫度可以降至165(T175(TC ；
(3)氣相沉積法以TiCl4和BCl3為原料，在H2參與下，進(jìn)行如下反應(yīng) TiCl4+BCl3+5H2=TiB2+10HCl ;沉積溫度為8000-1000°C，可以制得磨料級(jí)和電子級(jí)產(chǎn)品。以上三種制備方法的共性特點(diǎn)是反應(yīng)溫度高、反應(yīng)條件苛刻，反應(yīng)的得率一般低于90%,綜合制備成本尚。エ業(yè)上制備氟鋁酸鈉(鈉冰晶石)的制備方法一般為合成法將無(wú)水氫氟酸與氫氧化鋁反應(yīng)，生成氟鋁酸，然后在高溫下與氫氧化鈉反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)濾、烘干、熔融、破碎，制得氟鋁酸鈉產(chǎn)品，其反應(yīng)如下6HF+A1 (OH)3 =AlF3 3HF+3H20, AlF3 3HF+3Na0H=Na3AlF6+3H20 ； 用此法合成的氟鋁酸鈉其相對(duì)分子量為209. 94，分子式為=AlF3 mNaF (m=3. 0)，一般地用 エ業(yè)合成法制得的鈉冰晶石其分子比為m=2. (T3. 0之間，難以獲得分子比m=l. (Tl. 5之間較為純凈的低分子量鈉冰晶石。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中如何大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)獲取較為純凈的低分子比鈉冰晶石制備的問(wèn)題，以滿足低溫鋁電解エ業(yè)對(duì)電解質(zhì)的需求，發(fā)明人在中間原料的選擇以及副產(chǎn)物的循環(huán)處理方面進(jìn)行了大量的探索，預(yù)料不到地發(fā)現(xiàn)，以鈉基鈦硼氟鹽混合物(氟硼酸鈉與氟鈦酸鈉的混合物)為中間原料生產(chǎn)硼化鈦(TiB2)并可同步產(chǎn)出相對(duì)分子量為134. 4、分子比m=l. 2的鈉冰晶石，并且若對(duì)該鈉冰晶石實(shí)施進(jìn)一歩的化學(xué)反應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)制備硼化鈦的目的，本發(fā)明所得的產(chǎn)物硼化鈦(TiB2)可作為涂料覆蓋于鋁電解エ業(yè)碳陰極的表面， 以提高金屬鋁與電極之間的潤(rùn)濕性，對(duì)低溫鋁電解エ業(yè)的發(fā)展有益；本發(fā)明エ藝簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)的流行制備方法比較，制備成本低，反應(yīng)溫度低，反應(yīng)得率大于95%，所獲得的產(chǎn)品質(zhì)量高，并可實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)物的循環(huán)利用，提高了生產(chǎn)效率并減少了環(huán)境的污染。本發(fā)明提供ー種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產(chǎn)硼化鈦并同步產(chǎn)出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，包括如下步驟
A)往硼酸或硼酐中加入氫氟酸，在100 200°C反應(yīng)生成氟硼酸，再加入碳酸鈉水溶液反應(yīng)生成氟硼酸鈉溶液，經(jīng)濃縮、結(jié)晶、漂洗后得到氟硼酸鈉；往鈦鐵精礦中加入氫氟酸，在 100 200°C反應(yīng)生成氟鈦酸，再加入碳酸鈉和氫氧化鈉的混鹽水溶液，控制PH = 3 4，分離ニ價(jià)鐵和三價(jià)鐵的水和氧化物后，進(jìn)ー步添加所述混鹽水溶液至PH = 7 8，獲得氟鈦酸鈉溶液，濃縮、結(jié)晶、漂洗得到氟鈦酸鈉；涉及的化學(xué)反應(yīng)為
權(quán)利要求
1.一種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產(chǎn)硼化鈦并同步產(chǎn)出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，其特征在于，包括如下步驟A)往硼酸或硼酐中加入氫氟酸，在i(KT20(rc反應(yīng)生成氟硼酸，再加入碳酸鈉水溶液反應(yīng)生成氟硼酸鈉溶液，經(jīng)濃縮、結(jié)晶、漂洗后得到氟硼酸鈉；往鈦鐵精礦中加入氫氟酸，在 10(T20(TC反應(yīng)生成氟鈦酸，再加入碳酸鈉和氫氧化鈉的混鹽水溶液，控制PH=3 4，分離二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的水和氧化物后，進(jìn)一步添加所述混鹽水溶液至PH=7 8，獲得氟鈦酸鈉溶液, 濃縮、結(jié)晶、漂洗得到氟鈦酸鈉；B)將所述氟硼酸鈉與所述氟鈦酸鈉以21的摩爾比放入反應(yīng)器中，抽真空后通入惰性氣體，升溫至70(T8(KrC，加入鋁，快速攪拌，反應(yīng)4 6h，生成硼化鈦和鈉冰晶石；或者將鋁放入反應(yīng)器中，抽真空后通入惰性氣體，升溫至70(T80(TC，加入摩爾比為2 1的氟硼酸鈉與氟鈦酸鈉的鈉基鈦硼氟鹽混合物，快速攪拌，反應(yīng)4 6h，生成硼化鈦和鈉冰晶石；C)將所述鈉冰晶石抽出，與濃硫酸一并送入旋轉(zhuǎn)反應(yīng)釜中，反應(yīng)生成氟化氫氣體以及硫酸鈉、硫酸鋁鈉，收集氟化氫氣體并溶于水得到氫氟酸；硫酸鈉和硫酸鋁鈉的固體混合物經(jīng)破碎后用水溶解，加入氫氧化鈉反應(yīng)，分離固體氫氧化招后得到硫酸鈉水溶液；D)將獲得的氫氟酸水溶液進(jìn)行循環(huán)再利用，若用于浸取鈦鐵精礦，可制備氟鈦酸鈉；若用于浸取硼酸或硼酐可制備氟硼酸鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產(chǎn)硼化鈦并同步產(chǎn)出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，其特征在于所述步驟B中，鋁為液態(tài)鋁，以滴加的方式加入反應(yīng)器中或者將干燥流動(dòng)態(tài)的鈉基鈦硼氟鹽混合物以可計(jì)量流動(dòng)的方式加入反應(yīng)器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產(chǎn)硼化鈦并同步產(chǎn)出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，其特征在于所述步驟B中，惰性氣體為氬氣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以鈉基鈦硼氟鹽混合物為中間原料生產(chǎn)硼化鈦并同步產(chǎn)出鈉冰晶石的循環(huán)制備方法，包括如下步驟A)往硼酸或硼酐中加入氫氟酸，再加入碳酸鈉溶液，濃縮結(jié)晶得到氟硼酸鈉；往鈦鐵精礦中加入氫氟酸，加入碳酸鈉和氫氧化鈉，獲得氟鈦酸鈉；B)將氟硼酸鈉與氟鈦酸鈉混合，與鋁反應(yīng)生成硼化鈦和鈉冰晶石；C)將鈉冰晶石抽出，與濃硫酸一并送入旋轉(zhuǎn)反應(yīng)釜中，反應(yīng)生成氟化氫氣體以及硫酸鈉、硫酸鋁鈉，收集氟化氫氣體并溶于水得到氫氟酸水溶液；D)將獲得的氫氟酸水溶液進(jìn)行循環(huán)利用。本發(fā)明可對(duì)副產(chǎn)物鈉冰晶石循環(huán)利用，減化了硼化鈦制備的工藝流程，降低了硼化鈦制備的工藝條件和綜合生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，減少了環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C01B35/06GK102583421SQ201210057848
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者余躍明, 葉清東, 周志, 楊軍, 陳學(xué)敏 申請(qǐng)人:深圳市新星輕合金材料股份有限公司