[发明专利]一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法

权利要求书

1.一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法,其特征在于，它包括

以熔融碱金属Ma与碱土金属Me的卤化物之混合物MaY-MeY₂作熔盐介质的熔剂，用可溶于该熔剂的碱土金属氧化物MeO和碱金属卤化物MaY混合物作碱金属还原剂的原料；

辅助电解过程：向熔融的MaY-MeY₂熔剂中加入MeO/MaY混合物后，便形成一种MeO-MaY-MeY₂的熔盐；然后通过对该熔盐介质进行电解来分解熔解于介质中的MeO，最后获得一种还原性强的Ma-MaY-MeY₂的熔盐介质，其中Ma在该熔盐介质中以饱和或者未饱和的形态存在，但要求Ma的活度必须高至足以还原MO;

在上述过程的支持下，向形成的Ma-MaY-MeY₂ 熔盐介质中加入所述还原的金属氧化物MO，碱金属Ma便即刻热还原加入的氧化物MO制备出金属M；

所述MO中M为Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，Os，Co，Ni，Pd，Pt，Cu，Ag，Zn，Cd，Al，Ga，In，Tl，Si，Ge，Sn，Pb，Sb，Bi，或任一稀土元素中的一种或者多种；

所述熔盐介质为MaY与MeY₂的两元或更多元混合熔体，其所述Ma为碱金属Li，Na，K；Me为碱土金属Ca，Sr，Ba；所述Y是卤素元素Cl或F。

2.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述辅助电解温度始终控制在比熔盐介质的液相线温度高10°C至1000°C。

3.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述碱金属Ma热还原氧化物的温度始终控制在比熔盐介质体系的液相线温度高10°C至1000°C。

4.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述辅助电解的电压控制在高于溶解在熔盐介质中MeO的实际分解电压和低于熔盐介质的熔剂MaY-MeY₂的实际分解电压，以保证辅助电解仅分解溶解的MeO。

5.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述辅助电解过程和/或碱金属Ma热还原氧化物MO在惰性气体下进行，其中惰性气体是氩气、氮气、氦气,所述的惰性气体与高温熔盐、产物、电极材料、反应器内部材料都不发生反应。

6.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述辅助电解采用惰性阴极:在氯化物熔盐介质中是不锈钢、Fe、Mo、W或Ta；在氟化物熔盐介质中是Mo、W或Ta；辅助电解采用惰性的电子导体为阳极材料。

7.根据权利要求6所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述的惰性的电子导体包括：金属，合金，陶瓷或金属和陶瓷的复合物。

8.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，它还进一步包括：洗涤和分离：碱金属热还原完成后，获得固化的盐与产物的混合物用水、有机溶剂、稀酸洗涤将固化的残留盐从产物再分离出去，所述稀酸包括醋酸，盐酸，硫酸，硝酸，氢氟酸或者它们的任意组合。

9.根据权利要求8所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述洗涤、分离后的产物再进一步用水、有机溶剂洗涤，然后进行真空干燥处理，最后制备出干净的产物。

10.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，被还原得到的金属产物为纯金属、半金属、合金、金属间化合物或者它们的任何混合物。

11.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，被还原得到的金属产物是固态, 液态或气态；固体的形态为1纳米-100微米的颗粒、实心或者多孔材料。

12.根据权利要求1所述的一种熔盐介质中连续还原制备金属的方法，其特征在于，所述辅助电解采用控制槽压模式、控制电流模式、控制电位模式、或者这些模式的相结合。