ПОЛУЧЕНИЕ ВОССТАНОВЛЕННОГО ПОРОШКА ТИТАНА МЕТОДОМ МНОГОСТАДИЙНОГО ГЛУБОКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ
OBTAINING REDUCED TITANIUM POWDER BY MULTI-STEP DEEP REDUCTION

Техническая область
Изобретение относится к технической области порошковой металлургии, в частности к способу получения восстановленного титанового порошка методом многостадийного глубокого восстановления.
Уровень техники
Титан представляет собой новый тип структурно-функционального материала, появившийся в XX веке и имеющий эпохальное значение в истории человечества. При сравнении с другими металлами, титан имеет серию особенных медицинских качеств и химических свойств, как низкая плотность, высокая специфическая прочность, превосходная коррозионная устойчивость и хорошие высокотемпературные характеристики. Титановый порошок - важный титановый материал. Титановый порошок главным образом использован как рифайнер зерна и специальный дефлагрант для пиротехники фейерверков для алюминиевого сплава. Титановый порошок может также быть использован как вакуумные поглотители, добавка для поверхностного покрытия, порошковой металлургии и сырье для 3D-печати. Обрабатывающая промышленность титанового порошка Китая находится в сложном положении, особенно при стремительном развитии индустрии 3D-печати, спрос на титановый порошок возрастает резко. В настоящее время, методы промышленного производства титанового порошка в Китае используют губчатый титан в качестве сырья методом физико-механического дробления или гидрирования-дегидрирования. Подготовленный титановый порошок имеет дефекты вторичного загрязнения примеси, неудовлетворительного распределения по размеру частицы и плохой деятельности, которая серьезно влияет на применение титанового порошка.
Ориентируясь на технические проблемы при приготовлении титанового порошка, данный метод систематически анализирует эволюцию валентного состояния в процессе восстановления оксида титана и выдвигает новую идею непосредственного приготовления титанового порошка методом многостадийного глубокого восстановления. Сначала получают промежуточный продукт (продукт горения) путем одношаговой самораспространяющейся быстрой реакции, а затем получают промежуточный продукт (продукт горения). Промежуточный продукт был уменьшен к глубокому продукту уменьшения многошаговым глубоким уменьшением, и после этого глубокий продукт уменьшения был очищен кислотным выщелачиванием для того, чтобы получить титановый порошок.
Традиционная подготовка титанового порошка из титановой губки имеет высокую цену, и примеси в титановой губке имеют большой удар на характеристики титанового порошка. Поэтому получение порошка титана из оксида титана имеет большее пространство для развития. В то же время, метод самораспространения имеет преимущества короткого технологического процесса, никакого промежуточного процесса, низкой цены и хороших эксплуатационных характеристик продукта, поэтому легче достигнуть непрерывности. Получение титанового порошка методом многостадийного глубокого восстановления является одним из наиболее перспективных процессов получения титана. Оно соответствует стратегии развития национальной экономики уменьшения цены сырья и энергосбережения. Промышленные экономические и социальные преимущества этой технологии очень значительны.
Сущность изобретения
Учитывая недостатки известного уровня техники в приготовлении титанового порошка, настоящее изобретение обеспечивает способ получения восстановленного титанового порошка многостадийным глубоким восстановлением. Восстановленный титановый порошок с низким содержанием кислорода может быть получен путем самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, глубокого восстановления и выщелачивания разбавленной кислотой. Восстановленный титановый порошок главным образом использован, как агент для материалов сварки как электроды покрытия, и может также быть использован для раскисления и дегидрирования. Метод имеет преимущества низкой цены сырья, простой деятельности, низких требований для условий и оборудования, которое закладывает учреждение для промышленного производства. Восстановленный титановый порошок имеет преимущества особой чистоты, точного размера частиц, контроля распределения по размеру частиц и высокой активности порошка.
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
Порошок двуокиси титана был помещен в печь и высушен для того, чтобы получить высушенный порошок двуокиси титана. Высушенный порошок двуокиси титана был смешан с порошком магния равномерно для получения материала смеси.
x
2
x
Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана был получен распределенным в MgO матрице; среди них промежуточный продукт с оксидом низковалентного титана TiO：Mg = 1：(0,8~1,2), при TiO оксида низковалентного титана, в MgO смесь оксида низковалентного титана, x принимает значение от 0.6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 1~6 моль/л.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсор оксида низковалентного титана TiO и кальция порошок были смешаны равномерно, а затем спрессованы под 2~20 MПa для получения объемных заготовок; основная масса заготовки нагревалась до 700-1200°С в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca = 1：(1,5~3).
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 1~6 моль/л.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：98~99,5%, O：0,1~2%, и остаток неизбежная примесь с размером частицы 8~42 мкм.
На этапе 1 смесь обрабатывается одним из следующих двух способов перед добавлением в самораспространяющийся реактор:
Первый способ: прессовать при 10~60 MПa и получить навальные заготовки и после этого добавить в реактор.
Второй способ: добавляется непосредственно в реактор без обработки.
В указанном этапе 1 параметры сушки: сушка при 100~150°C, в течение 24 часов или более.
На этапе 1 целью самораспространяющейся реакции является получение оксида титана в качестве основного промежуточного звена в реакции восстановления в виде самораспространения, что позволяет экономить энергию и сдерживать образование сложных примесей оксида металла в реакции восстановления.
На первом этапе инициирующими режимами самораспространяющейся реакции являются, соответственно, метод локального воспламенения и интегральный метод нагрева. Способ локального воспламенения относится к нагреву смеси локально с электрическим нагревом проволоки в самораспространяющемся реакторе и инициирования самораспространяющихся реакций; интегральный метод нагрева относится к нагреванию смеси в самораспространяющемся реакторе, пока смесь не станет саморазвивающейся. Пока происходит реакция, температура контролируется в диапазоне 500~750°C.
+
2+
2
На этапе 2, когда соляная кислота используется для выщелачивания промежуточного продукта, добавлением разбавленной соляной кислоты и промежуточного согласно теории реакции 10~40% с избытком соляной кислоты. Реакция основана на химическом уравнении MgO+2H=Mg+HO.
На этапе 2 температура выщелачивания промежуточного продукта составляет 20~30°C, при этом время выщелачивания составляет 60~180 мин.
x
На этапе 2 полученный прекурсор оксида низковалентного титана TiO содержит компоненты и массовые проценты Ti：75~88%, O：12~25%, неизбежные примеси ≤0,5%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 0,8~15мкм.
На этапе 2 конкретные шаги промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20~30°C, и время сушки минимум 24 часа;
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т. е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
На этапе 3 вторичная реакция глубокого восстановления заключается в том, что печь вакуумного восстановления нагревается при степени вакуума ≤10 Пa.
+
2+
2
На этапе 4, добавление разбавленной соляной кислоты к продукту глубокого восстановления составляет 5~30% избытка соляной кислоты, требуемой теорией реакции. Химическое уравнение для реакции CaO+2H=Ca+HO.
В шаге 4, температура выщелачивания продукта глубокого восстановления 20~30°C, при этом время выщелачивания составляет 15~90 мин.
На этапе 4 конкретные шаги промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20~30°C, и время сушки минимум 24 часа;
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Данное изобретение относится к многоступенчатому способу глубокого восстановления для получения восстановленного порошка титана, принцип и преимущества которого заключаются в следующем:
x
(1) Самораспространяющийся высокотемпературный процесс синтеза рассматривался как реакция восстановления, и химическая энергия химической реакции была полностью использована. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез преобразует химическую энергию в тепловую энергию. Как только реакция начинает самораспространяться, она может самоподдерживаться без дополнительной энергии. В тоже время температурный градиент реакции высок, работа продукта высока, размер частицы продукта является контролируемым. Самораспространяющийся высокотемпературный процесс испарит Mg во время процесса реакции, что приведет к потере Mg. Путем регулирования количества магния, состав и фазу продуктов TiO можно контролировать.
Уравнение самораспространяющегося высокотемпературного синтеза:
2
x
TiO+yMg=TiO+(2-x)MgO+(x+y-2)Mg,
где x и y - параметры в балансе уравнения химической реакции, x в диапазоне 0,6~1, y отрегулирован согласно x.
Для того чтобы сделать самораспространяющуюся реакцию удобной и энергосберегающей, самораспространяющаяся реакция может быть начата способом локального зажигания.
x
x
x
Примеси MgO, сформированные в процессе самораспространяющейся реакции свободны, продукты могут быть легко сломанными, при этом реактивность примесей MgO высока. Промежуточный продукт TiO в форме каркаса частицы или частицы. Примеси MgO заворачивают на поверхность TiO или заполняют каркас TiO, что благоприятно сказывается на выщелачивании разбавленной соляной кислотой.
(2) Для того, чтобы обеспечить полное удаление MgO в процессе выщелачивания, соляная кислота должна быть чрезмерной, и в целях обеспечения эффекта промывания, динамическое циркуляционное промывание должно быть принято в процессе промывания, то есть, промывающей жидкости в промывочной ванне следует поддерживать постоянный уровень воды в процессе промывания, и пресной воды следует добавить столько, сколько промывающей жидкости выгружают и промывают до нейтрального состояния. Для обеспечения эффективности выщелачивания и предотвращения окисления промежуточных продуктов процесс выщелачивания необходимо проводить в закрытом котле.
(3) В целях обеспечения тщательного раскисления и получения с низким содержанием кислорода и высокой чистоты снижается порошка титана, концепция многоэтапного глубокого уменьшения раскисления была выдвинута, то есть глубокое снижение раскисления прекурсоров оксида низковалентного титана, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного сокращения была проведена с кальцием, который является более редуцированных, чем магний восстановитель, используемый в самораспространяющемся высокотемпературном восстановлении.
Уравнение химической реакции для реакции глубокого восстановления:
x
TiO+xCa=Ti+xCaO,
где x находится в диапазоне 0,6~1.
(4) Процесс эффективный, энергосберегающий, короткий процесс, низкие требования к оборудованию, чистый, эффективный и безопасный производственный процесс, легкий для промышленного продвижения. Данный метод можно также использовать для того, чтобы подготовить другие металлические порошки с высокими точками плавления.
Описание рисунков
Рис. 1 Технологическая схема подготовки восстановленного порошка титана методом многостадийного глубокого восстановления.
Конкретные варианты осуществления
Настоящим дополнительно иллюстрируется изобретение в сочетании со способами осуществления.
Диоксид титана, порошок магния, порошок кальция и соляная кислота в следующих вариантах являются продуктами промышленного класса. Двуокись титана - рутил, порошок магния и порошок кальция ≤0,5 мм.
Самораспространяющийся реактор, используемый в следующих вариантах, является запатентованным «ZL200510047308.2» самораспространяющимся реактором, который состоит из реактора, нагревателя, смотрового стекла, трансформатора, диктофона, термопары и клапана вентиляции.
В следующем примере время самораспространяющейся реакции составляет 5~90 с.
Время высыхания при следующих способах составляет не менее 24 часов.
Технологическая схема многоступенчатого метода глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка приведена на рис. 1.
Пример осуществления 1
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
x
x
2
Порошок диоксида титана сушат в печи при 100~150°C в течение 24 часов, чтобы получить высушенный порошок диоксида титана; высушенный порошок диоксида титана и магниевого порошка были смешаны равномерно, чтобы получить материал смеси; материал смеси был отжат при 20 MПa для получения объемных заготовок, при этом основная масса заготовки материала смеси была добавлена в самораспространяющуюся реакционную печь на локальную точку. Реакция самораспространения инициировалась огнем, а температура контролировалась на уровне 500°C. Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана разошелся, в MgO матрице был получен TiO; среди них промежуточный продукт с оксида низковалентного титана TiO：Mg = 1：1, x принимает значение от 0,6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора, при этом температура выщелачивания оставляет 25°C, время 120 мин. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 2 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 10% согласно избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
x
Полученный предшественник оксида низковалентного титана TiO содержит компоненты и массовые проценты Ti：86%, O：13,5%, неизбежные примеси 0,5%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 12 мкм.
Промывка и вакуумная сушка заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта удаления выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20°C, время сушки минимум 24 часов;
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсоры оксида низковалентного титана TiO и кальция порошок смешивают равномерно, а затем прессуют под 5 MПa для получения объемных заготовок; степень вакуума ≤10 Пa, основная масса заготовки нагревалась до 1000°C в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca = 1：2;
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания, температура 24°C, время 30 мин. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 1 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 12% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：99,0%, O：0,23%, остаток - неизбежная примесь с размером частиц 34 мкм.
Конкретные этапы промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта удаления выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 30°C, время сушки минимум 24 часов;
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Пример осуществления 2
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
x
x
2
Порошок диоксида титана сушат в печи при 100~150°C в течение 24 часов, чтобы получить высушенный порошок диоксида титана; высушенный порошок диоксида титана и магниевый порошок были смешаны равномерно, чтобы получить материал смеси; материал смеси был отжат при 40 Mпa для получения объемных заготовок, при этом основная масса заготовки материала смеси была добавлена в печь самораспространяющийся реакции на локальную точку. Реакция самораспространения инициировалась огнем, а температура контролировалась на уровне 600°C. Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана разошелся в MgO матрице, был получен TiO; среди них промежуточный продукт с оксидом низковалентного титана TiO：Mg = 1：1,2, x принимает значение от 0,6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора, при этом температура выщелачивания составляет 25°C, время 90 мин. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 4 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 20% согласно избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции;
x
Полученный предшественник оксида низковалентный титана TiO содержит компоненты и массовые проценты Ti：75~88%, O：12~25%, неизбежные примеси ≤0,5%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 8 мкм.
Промывка и вакуумная сушка заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта удаления выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсор оксида низковалентного титана TiO и кальция порошок смешивают равномерно, а затем прессуют под 5 MПa для получения объемных заготовок; степень вакуума ≤10 Пa, основная масса заготовки нагревалась до 900°C в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca = 1：2,4;
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания, температура 30°C, время 20 мин. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 2 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 26% согласно избытку соляной кислоты необходимой теорией реакции.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：98,2%, O：1,05%, остаток - неизбежная примесь с размером частиц 28 мкм.
Конкретные этапы промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта удаления выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Пример осуществления 3
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
x
x
2
Порошок диоксида титана сушат в печи при 100~150°C в течение 24 часов, чтобы получить высушенный порошок диоксила титана; высушенный порошок диоксида титана и магниевый порошок были смешаны равномерно, чтобы получить материал смеси; материал смеси был отжат при 60 MПa для получения объемных заготовок, при этом основная масса заготовки материала смеси была добавлена в самораспространяющийся реакции печь на локальную точку. Реакция самораспространения инициировалась огнем, а температура контролировалась на уровне 500°C. Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана разошелся в MgO матрице, был получен TiO; среди них промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO：Mg=1：0,8, x принимает значение от 0,6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора, при этом температура выщелачивания оставляет 30°C, время 60 мин. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 6 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 25% согласно избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
x
Полученный предшественник оксида низковалентного титана TiO содержит компоненты и массовые проценты 79%, O：21,6%, неизбежные примеси 0,4%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 6 мкм.
Промывка и вакуумная сушка заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта удаления выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 25°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсор оксида низковалентного титана TiO и кальция порошок смешивают равномерно, а затем прессуют под 20 MПa для получения объемных заготовок; степень вакуума ≤10 Пa, основная масса заготовки нагревалась до 800°C в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca=1：1,5.
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания, температура 30°C, время 15 мин. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 3 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 15% согласно избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：97,5%, O：1,85%, остаток - неизбежная примесь с размером частиц 20 мкм.
Конкретные этапы промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 30°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Пример осуществления 4
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
x
x
2
Порошок диоксида титана сушат в печи при 100~150°C в течение 24 часов, чтобы получить высушенный порошок диоксида титана; высушенный порошок диоксида титана и магниевого порошка были смешаны равномерно, чтобы получить материал смеси; материал смеси был отжат при 10 MПa для получения объемных заготовок, при этом основная масса заготовки материала смеси была добавлена в самораспространяющуюся реакционную печь на локальную точку. Реакция самораспространения инициировалась огнем, а температура контролировалась на уровне 550°C. Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана разошелся в MgO матрице, был получен TiO; среди них промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO：Mg=1：1,1, x принимает значение от 0,6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора, при этом температура выщелачивания оставляет 25°C, время 120 мин. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 1 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 10% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
x
Полученный предшественник оксида низковалентного титана TiO содержит компоненты и массовые проценты Ti：87,2%, O：12,6%, неизбежные примеси 0,2%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 15 мкм.
Промывка и вакуумная сушка заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора воды до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 30°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсор оксида низковалентного титана TiO и кальция порошка смешивают равномерно, а затем прессуют под 5 MПa для получения объемных заготовок; степень вакуума ≤10 Пa, основная масса заготовки нагревалась до 1100°C в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca=1：2,2.
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания, температура 24°C, время 30 мин. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 1 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 10% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：99,5%, O：0,11%, остаток - неизбежная примесь с размером частиц 42 мкм.
Конкретные этапы промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Пример осуществления 5
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
x
x
2
Порошок диоксида титана сушат в печи при 100~150°C в течение 24 часов, чтобы получить высушенный порошок диоксида титана; высушенный порошок диоксида титана и магниевый порошок были смешаны равномерно, чтобы получить материал смеси; материал смеси был отжат при 30 MПa для получения объемных заготовок, при этом основная масса заготовки материала смеси была добавлена в самораспространяющуюся реакционную печь на локальную точку. Реакция самораспространения инициировалась огнем, а температура контролировалась на уровне 700°C. Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана разошелся в MgO матрице, был получен TiO; среди них промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO：Mg=1：0,9, x принимает значение от 0,6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора, при этом температура выщелачивания оставляет 20°C, время 180 мин. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 1 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 30% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции;
x
Полученный предшественник оксида низковалентного титана TiO содержит компоненты и массовые проценты Ti：88%, O：11,9%, неизбежные примеси 0,1%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 14мкм.
Промывка и вакуумная сушка заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20°C, время сушки минимум 24 часов;
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсор оксида низковалентного титана TiO и кальция порошок смешивают равномерно, а затем прессуют под 10 MПa для получения объемных заготовок; степень вакуума ≤10 Пa, основная масса заготовки нагревалась до 1100°C в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca=1：3.
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания, температура 24°C, время 30 мин. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 1 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 20% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：99,4%, O：0,12%, остаток - неизбежная примесь с размером частиц 40 мкм.
Конкретные этапы промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Пример осуществления 6
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
x
x
2
Порошок диоксида титана сушат в печи при 100~150°C в течение 24 часов, чтобы получить высушенный порошок диоксида титана; высушенный порошок диоксида титана и магниевый порошок были смешаны равномерно, чтобы получить материал смеси; материал смеси непосредственно добавляется в самораспространяющуюся реакционную печь на локальную точку. Реакция самораспространения инициировалась огнем, а температура контролировалась на уровне 650°C. Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана разошелся в MgO матрице и был получен TiO; среди них промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO：Mg=1：0,9, x принимает значение от 0,6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора, при этом температура выщелачивания оставляет 25°C, время 120 мин. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 1 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 40% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
x
Полученный предшественник оксида низковалентного титана TiO содержит компоненты и массовые проценты Ti：75%, O：24,5%, неизбежные примеси 0,5%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 0,8 мкм.
Промывка и вакуумная сушка заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 30°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсор оксида низковалентного титана TiO и кальция порошок смешивают равномерно, а затем прессуют под 20 MПa для получения объемных заготовок; степень вакуума ≤10 Пa, основная масса заготовки нагревалась до 1200°C в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca=1：2.
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания, температура 20°C, время 90 мин. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 6 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 30% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：99,5%, O：0,18%, остаток - неизбежная примесь с размером частиц 8 мкм.
Конкретные этапы промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 30°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Пример осуществления 7
Многоступенчатый процесс глубокого восстановления для получения восстановленного титанового порошка осуществляется в соответствии со следующими этапами:
Этап 1: реакция самораспространения
x
x
2
Порошок диоксида титана сушат в печи при 100~150°C в течение 24 часов, чтобы получить высушенный порошок диоксида титана; высушенный порошок диоксида титана и магниевый порошок были смешаны равномерно, чтобы получить материал смеси; материал смеси непосредственно добавляется в самораспространяющуюся реакционную печь на целостное содержание. Реакция самораспространения инициировалась огнем, а температура контролировалась на уровне 750°C. Смесь добавляют в самораспространяющийся реактор для инициирования самораспространяющейся реакции. По окончании реакции охлаждают материал, промежуточный продукт TiO оксида низковалентного титана разошелся в MgO матрице, был получен TiO; среди них промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO：Mg=1：0,9, x принимает значение от 0,6~1.
Этап 2, однократное выщелачивание
x
x
Промежуточный продукт оксида низковалентного титана TiO, диспергированного в матрице MgO, выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве выщелачивающего раствора, при этом температура выщелачивания оставляет 25°C, время 150 мин. Получены фильтрат и продукт выщелачивания. Фильтрат был удален. Продукт выщелачивания промывали и сушили в вакууме для получения прекурсора оксида низковалентного титана TiO. Молярная концентрация соляной кислоты составила 1 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 10% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
x
Полученный предшественник оксида низковалентного титана TiO содержит компоненты и массовые проценты Ti：75~88%, O：12~25%, неизбежные примеси ≤0,5%, суммарные массовые проценты каждого компонента составляют 100%, размер частиц составляет 15 мкм.
Промывка и вакуумная сушка заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 25°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.
Этап 3, глубокое вторичное восстановление
x
x
x
Прекурсор оксида низковалентного титана TiO и кальция порошок смешивают равномерно, а затем прессуют под 2MPa для получения объемных заготовок; степень вакуума ≤10Pa, основная масса заготовки нагревалась до 700°C в вакууме редукционной печи, а затем глубоко восстанавливают в течение 1~6 часов; после вторичного глубокого восстановления, основная масса заготовки была получена, и продукты глубокого восстановления были получены путем охлаждения объемных заготовок TiO с печью. Среди них коэффициент TiO：Ca=1：3.
Этап 4, вторичное выщелачивание
Продукты глубокого восстановления выщелачивали в герметичном реакторе с соляной кислотой в качестве раствора выщелачивания, температура 24°C, время 60 мин. Получены выщелачивающий раствор и осадок фильтрата. Выщелачивающий раствор удаляли. Остаток фильтрата промывали и сушили в вакууме для получения восстановленного порошка титана. Молярная концентрация соляной кислоты 5 моль/л, количество разбавленной соляной кислоты и промежуточного продукта 5% избытка соляной кислоты необходимой теорией реакции.
Восстановленный титановый порошок содержит состав и массовый процент Ti：98%, O：2%, остаток - неизбежная примесь с размером частиц 40 мкм.
Конкретные этапы промывки и вакуумной сушки заключаются в следующем: промывка выщелачивающего продукта с удалением выщелачивающего раствора водой до тех пор, пока промывочный раствор не станет нейтральным, затем сушка в вакуумной печи, температура сушки составляет 20°C, время сушки минимум 24 часов.
Промывка осуществляется водой, в частности применяется динамическая промывка, т.е. в процессе промывки, жидкость в баке поддерживается постоянно на уровне, свежая вода добавляется по мере того, как жидкость удаляется, промывка выполняется до нейтрального состояния.