一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108642305A(43)申请公布日2018.10.12(21)申请号201810891958.2(22)申请日2018.08.07(71)申请人重庆佳迪达超导技术研究院有限公司地址401123重庆市渝北区仙桃街道数据谷东路19号(72)发明人汪金通范江弟(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之(51)Int.Cl.C22B34/12(2006.01)C22B4/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备(57)摘要本发明公开了一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备，属于金属冶炼领域，该冶炼方法包括：制备二氧化钛；对制备出的所述二氧化钛进行微波辐射；将微波辐射后的所述二氧化钛的氧原子通过氮等离子体进行置换，析出金属钛。该冶炼装备包括反应炉以及设置在所述反应炉上的进料管、排气管、微波发生器和氮等离子炬发生器。本发明通过极短波长的微波让二氧化钛中的Ti和O原子强烈震动，使得其Ti-O健拉长变弱，再利用氮等离子体炬射，N离子有强的氧化性，从TiO2取O形成NO2，而Ti被析出。本发明可直接从TiO2炼金属钛，大大简化钛的冶炼过程和减少成本，可商业化提高钛产量和质量。CN108642305ACN108642305A权利要求书1/1页1.一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法，其特征在于，包括：制备二氧化钛；对制备出的所述二氧化钛进行微波辐射；将微波辐射后的所述二氧化钛的氧原子通过氮等离子体进行置换，析出金属钛。2.一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼装备，其特征在于，用于实现权利要求1所述的冶炼方法，包括反应炉(1)以及设置在所述反应炉上的进料管(2)、排气管(3)、微波发生器(4)和氮等离子炬发生器(5)，进料管安装在反应炉顶部，用于向反应炉内加入二氧化钛；微波发生器安装在反应炉的上部，用于对反应炉内的二氧化钛进行微波辐射；氮等离子炬发生器安装在反应炉的下部，用于向反应炉内炬射氮等离子体；排气管安装在反应炉上并介于微波发生器和氮等离子炬发生器之间，用于从反应炉内向外导出氮等离子体置换二氧化钛中的氧原子所形成的二氧化氮气体。3.根据权利要求2所述从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼装备，其特征在于，所述微波发生器、氮等离子炬发生器各自为至少两个，沿反应炉径向均匀间隔布置。4.根据权利要求3所述从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼装备，其特征在于，所述氮等离子炬发生器的中心线向下且与水平线相交，且两者相交的角度为20°至40°。2CN108642305A说明书1/3页一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备技术领域[0001]本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备。背景技术[0002]传统的金属钛冶炼方式如图1所示，先从Ti-Fe矿石中提取钛的氧化物——TiO2(二氧化钛，俗称钛白)；再将TiO2与C和Cl2化合反应生产TiCl4，即：TiO2+C+2Cl2＝TiCl4+CO2/CO,接着TiCl4与Mg化合反应得到海绵状Ti，即TiCl4+2Mg＝Ti+2MgCl2，而反应中用的Mg和Cl2原料可由MgCl2电离而得；最后得到的海绵状Ti经电弧熔解铸成钛锭。此冶炼过程中存在工艺繁琐、流程复杂且成本高、污染严重。发明内容[0003]有鉴于此，本发明的目的是提供一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法及装备，可直接从TiO2炼金属钛，大大简化钛的冶炼过程和减少成本，可商业化提高钛产量和质量。[0004]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：[0005]本发明提供一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼方法，具体包括如下步骤：制备二氧化钛；对制备出的所述二氧化钛进行微波辐射；将微波辐射后的所述二氧化钛的氧原子通过氮等离子体进行置换，析出金属钛。[0006]本发明还提供一种从二氧化钛中直接冶炼金属钛的冶炼装备，用于实现上述的冶炼方法，包括反应炉以及设置在所述反应炉上的进料管、排气管、微波发生器和氮等离子炬发生器，进料管安装在反应炉顶部，用于向反应炉内加入二氧化钛；微波发生器安装在反应炉的上部，用于对反应炉内的二氧化钛进行微波辐射；氮等离子炬发生器安装在反应炉的下部，用于向反应炉内炬射氮等离子体；排气管安装在反应炉介于微波发生器和氮等离子炬发生器之间的位置，用于从反应炉内向外导出氮等离子体置换二氧化钛中的氧原子所形成的二氧化氮气体。[0007]进一步，所述微波发生器、氮等离子炬发生器各自为至少两个，沿反应炉径向均匀间隔布置。[0008]进一步，所述氮等离子炬发生器的中心线向下且与水平线相交，且两者相交的