CN105132936B - 一种用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，属于有色金属冶金技术领域。在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2混合均匀并升温获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入占熔盐质量分数1%～15.2%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；将电解熔盐置于电解槽中，以钼棒作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极电解6～8h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥等步骤后，得到CaTiO3粉末。该方法在于解决CaTiO3的现有技术成产过程中反应温度高、工艺流程长、能耗高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，属于有色金属冶金技术领域。
背景技术
钛酸钙（CaTiO3）作为钙钛矿型复合氧化物ABO3新型无机非金属材料的一种，具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、光催化和电催化等活性，在微波介质陶瓷、光催化还原等领域有广泛的应用。
目前CaTiO3的生产方法主要有固相烧结法、机械力化学合成法、软化学法等。其中，固相烧结法采用TiO2和相应的金属碳酸盐或氧化物为原料，经过预烧结、再烧结、冷却等步骤使其结晶，得到钛酸盐微粉，但此法合成的晶粒尺寸受烧结温度的影响大，对原材料的要求高，能耗大，因此不适合广泛应用。机械力化学合成法是将原料通过高能球磨一定时间后得到前驱体，再经过高温烧结后获得。但此法受球磨时间的影响显著，应用仍不广泛。软化学法主要有溶胶-凝胶（sol-gel）法、熔盐（助溶剂）法等，此类方法可制备超细、成分均匀的复合氧化物粉料，但反应周期长，工艺条件不易控制，产量较少。
熔盐电解法制备金属及合金已有悠久的历史，其中最典型的代表是以冰晶石-氧化铝为原料的Bayer法电解生产铝。20世纪以来，以FFC法为代表的新一代熔盐电解法和以SOM法为代表的新型熔盐法的出现，为熔盐电解的研究注入了新的活力，尤其是在难熔金属的制备过程中大大缩短了生产流程，降级了成本，对原料的准备上降低了要求。
中国专利公开号CN 102874866 A报道了用熔盐法结合拓扑化学法制备片状微米级钛酸钙晶体。此法经过前驱体的制备和熔盐中的化学合成两个步骤，增加了反应速度，缩短了制备周期，但反应温度高，容易有杂质生成。
中国专利公开号CN 101792304 B报道了用固相烧结法制备具有良好导电性及优异耐腐蚀性能的复合钙钛矿结构陶瓷材料，但此法反应周期长，成分不可控制。
中国专利公开号CN 103159473 A提供了一种可制备出介电常数、高Q、频率温度系数可调的微波介质陶瓷材料的制备方法。此法的缺点主要有工艺流程长、晶粒尺寸不均匀。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法。该方法的目的在于解决CaTiO3的现有技术成产过程中反应温度高、工艺流程长、能耗高等问题，本发明通过以下技术方案实现。
一种用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2按照摩尔比（0.8～1）：（8～12）：（10～20）混合均匀并升温至650～850℃获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入占熔盐质量分数1%～15.2%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；
步骤2、将步骤1的电解熔盐置于电解槽中，以钼棒作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极，再控制槽电压在2.8～3.2V、电解温度为650～850℃条件下电解6～8h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥等步骤后，得到CaTiO3粉末。
所述惰性气氛为氩气惰性气体，其中氩气纯度>99.9%。
所述钛铁矿包括以下质量百分比组分：钛31.6%，铁36.8%。
本发明的有益效果是：本方法提供了一种用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的有效途径，得到的CaTiO3粉末纯度高，与现有固相法相比，极大地降低了反应的温度，缩短了生产周期和工艺流程，并且钛铁矿来源丰富、价格低廉，在电解钛铁矿制备CaTiO3粉末过程中能耗较小，经济环保。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2按照摩尔比0.8：8：20混合均匀并升温至650℃获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入熔盐质量分数1%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；惰性气氛为氩气，纯度>99.9%；钛铁矿包括以下质量百分比组分：钛31.6%，铁36.8%；
步骤2、将步骤1的电解熔盐置于电解槽中，以钼棒（纯度≥99.95%）作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极，再控制槽电压在2.8V、电解温度为650℃条件下电解8h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥等步骤后，得到CaTiO3粉末。
实施例2
该用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2按照摩尔比1：12：10混合均匀并升温至850℃获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入熔盐质量分数15.2%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；惰性气氛为氩气，纯度>99.9%；钛铁矿包括以下质量百分比组分：钛31.6%，铁36.8%
步骤2、将步骤1的电解熔盐置于电解槽中，以钼棒（纯度≥99.95%）作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极，再控制槽电压在3.2V、电解温度为850℃条件下电解6h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥等步骤后，得到CaTiO3粉末。
实施例3
该用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2按照摩尔比1：10：15混合均匀并升温至700℃获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入熔盐质量分数10%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；惰性气氛为氩气，纯度>99.9%；钛铁矿包括以下质量百分比组分：钛31.6%，铁36.8%
步骤2、将步骤1的电解熔盐置于电解槽中，以钼棒（纯度≥99.95%）作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极，再控制槽电压在3.2V、电解温度为700℃条件下电解7h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥等步骤后，得到CaTiO3粉末。
实施例4
该用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2按照摩尔比1：8：20混合均匀并升温至700℃获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入熔盐质量分数15.2%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；惰性气氛为氩气，纯度>99.9%；钛铁矿包括以下质量百分比组分：钛31.6%，铁36.8%；
步骤2、将步骤1的电解熔盐置于电解槽中，以钼棒（纯度≥99.95%）作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极，再控制槽电压在3.2V、电解温度为700℃条件下电解8h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥等步骤后，得到CaTiO3粉末。
实施例5
该用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2按照摩尔比0.8：12：20混合均匀并升温至750℃获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入熔盐质量分数10%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；惰性气氛为氩气，纯度>99.9%；钛铁矿包括以下质量百分比组分：钛31.6%，铁36.8%；
步骤2、将步骤1的电解熔盐置于电解槽中，以钼棒（纯度≥99.95%）作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极，再控制槽电压在3.0V、电解温度为750℃条件下电解6h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥等步骤后，得到CaTiO3粉末。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤1、在惰性气氛下，将CaO、NaCl和CaCl2按照摩尔比（0.8～1）：（8～12）：（10～20）混合均匀并升温至650～850℃获得完全熔融的熔盐，向熔盐中加入占熔盐质量分数1%～15.2%的钛铁矿并混合均匀获得电解熔盐；
步骤2、将步骤1的电解熔盐置于电解槽中，以钼棒作为阴极，控制钼棒不接触电解槽底部的钛铁矿，石墨棒作为阳极，再控制槽电压在2.8～3.2V、电解温度为650～850℃条件下电解6～8h，取出电解槽底部产物，经1wt.%HCl溶液过滤出去产物中的杂质、去离子水冲洗和干燥步骤后，得到CaTiO3粉末。
2.根据权利要求1所述的用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其特征在于：所述惰性气氛为氩气惰性气体，其中氩气纯度>99.9%。
3.根据权利要求1所述的用熔盐电解法从钛铁矿中制备CaTiO3粉末的方法，其特征在于：所述钛铁矿包括以下质量百分比组分：钛31.6%，铁36.8%。
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