氟钛酸钠的主要应用

背景及概述^[1]

氟钛酸钠的分子式为Na2TiF6，在工业上主要用做聚丙烯合成的催化剂、窑业用作杀虫剂、金属焊接用剂以及金属钛生产原料。国际氟钛酸钠市场发展很快，需求量较大的是美国，其次是欧洲国家，新兴市场如俄罗斯也掀起了对氟钛酸钠的需求热潮。在欧美等国家的带动下，氟钛酸钠的市场容量越来越大。现阶段氟钛酸钠的应用日渐广泛，例如一种铝热还原制备硼化钛合金的方法，以氟钛酸钠、氟硼酸钠与铝粉为原料，真空热还原后升温进行真空蒸馏，蒸发的物料结晶后获得硼化钛合金。一种钛合金的制取方法，将铝基合金制成粉体后与氟钛酸钠粉料混合进行铝热还原反应，生成钛合金和含钛冰晶石之后在真空条件下蒸馏，获得多孔状的钛合金。一种无色纳米硅烷皮膜剂及其制备方法，该无色纳米硅烷皮膜剂包括氟钛酸钠、硝酸、氟锆酸、氟硼酸和葡萄糖酸钠的水溶液，其厚度可以达到纳米级。一种在镁合金表面制备锆基有色转化膜的处理液，氟钛酸钠作为成膜辅助剂制得了耐蚀性较好，且具有颜色，成膜速度快，环境友好的锆基有色转化膜。一种以氟钛酸钠为中间原料生产海绵钛并同步产出钠冰晶石的循环制备方法，往钛铁精矿中加入氢氟酸反应生成氟钛酸，然后往氟钛酸中加入碳酸钠和氢氧化钠，获得氟钛酸钠；利用氟钛酸钠和铝反应生成海绵钛和钠冰晶石，并利用钠冰晶石和浓硫酸反应生成氟化氢气体以及硫酸钠、硫酸铝钠，收集氟化氢气体并溶于水得到氢氟酸溶液。随着有机合成工业对催化剂的要求越来越高，以及制备金属钛或钛合金对氟钛酸钠杂质含量的进一步限制，市场对氟钛酸钠的品质要求越来越高。由于氟钛酸钠原料制取成本较高，生产过程也比较苛刻，杂质元素的控制比较繁琐，使得国内市场氟钛酸钠品质不一，价格差距明显，高纯度高品质的氟钛酸钠价格较高。

应用^[2-4]

氟钛酸钠的分子式为Na2TiF6，在工业上主要用做聚丙烯合成的催化剂、窑业用作杀虫剂、金属焊接用剂以及金属钛生产原料。其应用举例如下：

1）氟钛酸钠铝热还原制备海绵钛的方法，包括以下几个步骤：反应步骤：在真空条件下，将铝、锌混合，再加入氟钛酸钠进行反应；分离步骤：将反应完全的产物静置，通入惰性气体，提取出上层液相中的NaF、AlF3；蒸馏步骤：在真空状态下，蒸去剩余产物Zn-Ti中的Zn；其中，所述铝与锌质量比为1:2-1:10。本发明还提供了另外一种氟钛酸钠铝热还原制备海绵钛的方法，包括以下几个步骤：反应步骤：在真空通惰性气体的条件下，将铝、锌、镁混合，再与氟钛酸钠进行反应；分离步骤：将反应完全的产物静置，通入惰性气体，提取出上层液相中的NaF、AlF3、MgF2；蒸馏步骤：在真空状态下，蒸去剩余产物中的Mg、Zn；其中，所述铝锌镁的质量比为18：108：1-1:6：1。

2）以氟钛酸钠为中间原料生产海绵钛并同步产出钠冰晶石的循环制备方法，包括步骤：A)往钛铁精矿中加入氢氟酸反应生成氟钛酸；B)往氟钛酸中加入碳酸钠和氢氧化钠，获得氟钛酸钠；C)将氟钛酸钠放入反应器中，加入铝反应生成海绵钛和钠冰晶石；或者将铝放入反应器中，加入氟钛酸钠反应生成海绵钛和钠冰晶石；D)将钠冰晶石抽出，与浓硫酸送入旋转反应釜中，反应生成氟化氢气体以及硫酸钠、硫酸铝钠，收集氟化氢气体并溶于水得到氢氟酸溶液；E)所获得的氢氟酸循环至步骤A中用于对钛铁精矿实施浸取。本发明可对副产物钠冰晶石循环利用，缩短了海绵钛制备的工艺流程，降低了综合生产成本，提高了生产效率，减少了环境污染。

3）还原制备硼化钛合金，分为两步法和三步法；两步法是将氟钛酸钠、氟硼酸钠与铝粉混合压制成团块；置于还原罐内进行真空热还原后升温进行真空蒸馏，蒸发的物料结晶，剩余物料冷却获得硼化钛合金；三步法是将氟钛酸钠、铝粉与氟化钠混合压制成团块，真空热还原后升温进行真空蒸馏，蒸发物料结晶，剩余物料为铝钛合金或金属钛；磨细后与氟硼酸钠和氟化钠混合压制成二次团块；经二段真空热还原后真空蒸馏，蒸发物料结晶，剩余物料为硼化钛合金。本发明生产的硼化钛粉纯度高，粒度可控，成本低，副产物冰晶石和铝钛硼合金均为工业应用较多的产品。

制备^[1]

一种制备高纯氟钛酸钠的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)向偏钛酸中加入氢氟酸，控制氟和钛的摩尔比为6:1，在30-40℃下搅拌反应20min，固液分离后得到氟钛酸溶液；

(2)向步骤(1)得到的氟钛酸溶液中加入浓度为20wt％的NaOH溶液，控制NaOH和溶液中硅的摩尔比为1.2:1，搅拌进行反应3h，反应完成后固液分离，得到硅元素浓度＜100mg/L，铁元素浓度＜50mg/L的氟钛酸净化液；

(3)向步骤(2)得到的氟钛酸净化液中加入浓度为20wt％的NaOH溶液，控制混合溶液中NaOH和钛的摩尔比为1.3:1，对混合溶液搅拌进行反应3h，反应完成后固液分离，得到氟钛酸钠晶体，将得到的氟钛酸钠晶体在108℃下烘干2h以上，得到氟钛酸钠产品。经过检测，制得的氟钛酸钠产品纯度为99.53％，硅含量为0.27％，铁含量为0.008％。

主要参考资料

[1] CN201811506125.6 一种制备高纯氟钛酸钠的方法

[2] CN201210014937.5一种氟钛酸钠铝热还原制备海绵钛的方法

[3] CN201210040658.6以氟钛酸钠为中间原料生产海绵钛并同步产出钠冰晶石的循环制备方法

[4] CN201810203148.3一种铝热还原制备硼化钛合金的方法