熔盐电解还原制备TiFe合金

在CaCl2熔盐中采用熔盐电解法由阴极的混合氧化物制备组分可控的TiFe合金。初步探讨了TiFe合金的形成机制,研究了电解时间对电解产物的影响。结果表明,混合氧化物的还原经历了从优先生成铁到逐步形成TiFe2、TiFe的合金化历程,中间产物包括CaTiO3、Fe：TiO4、TiO,电解过程中没有金属钛出现。扩散是混合氧化物熔盐电解反应的控制步骤。     

镁热还原法制取金属钛的实验研究

对镁热还原二氧化钛制备金属钛反应过程进行了热力学分析,在此基础上,探索了二氧化钛"真空镁热还原-酸浸除杂"制取钛粉的新工艺.结果表明:镁还原二氕化钛在热力学上是可行的,且反应为教热反应;镁的热还原在实验条件下是压力减小的气固反应:在环境压力为10Pa～30Pa、温度为900℃～1400℃的条件下,低温利于钛粉的生成;过程中氯化钙的添加对还原影响不明显;在反应温度为900℃,反应时间为4h的条件下可得科粉状金属钛.     

XD合成Al_2O_3,TiB_2/Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2 O3 和TiB2 陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明 ,在Al TiO2 B体系中 ,以一定的加热速率加热至 10 73K左右时 ,Al与TiO2 之间首先发生铝热反应 ,反应产生出活性钛原子并形成Al Ti B反应系 ;AlB2 和Al3 Ti均系反应中间产物 ,AlB2 在 12 0 0K左右时分解为Al和B ,Al3 Ti被B还原 ,当B的加入量 (摩尔 )是TiO2 的两倍左右时 ,Al3 Ti基本消失 ,最终生成Al2 O3 和TiB2 陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。     

XD合成Al2O3,TiB2／Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2O3和TiB2陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明,在Al-TiO2-B体系中,以一定的加热速率加热至1073K左右时,Al与TiO2之间首先发生铝热反应,反应产生出活性钛原子并形成Al-Ti-B反应;AlB2和Al3Ti均系反应中间产物,Alb2在1200K左右时分解为Al和B2Al3Ti被B还原,当B的加入量（摩尔）是TiO2的两部左右时,Al3Ti基本消失,最终生成Al2O3和TiB2陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。     

低温镁热还原TiO2制备金属钛粉的热力学研究

本文针对TiO₂镁热还原产品氧含量高的问题进行了热力学研究,计算了反应体系的吉布斯自由能和绝热温度,绘制了反应优势区图,结果表明当反应温度高于1681 K时TiO无法被镁还原。针对这一问题,提出添加稀释剂的思路以实现对还原过程温度的抑制,计算了不同NaCl、MgCl₂添加量和初始温度对反应绝热温度的影响,指出了钛氧化物充分还原的热力学条件。最后分别以NaCl和NaCl-MgCl₂共熔盐作为稀释剂进行了实验研究,实现了钛氧化物的充分还原。     

机械化学置换反应合成碳化钛和二硼化钛

碳化钛和二硼化钛的熔点、硬度和强度都很高,而且具有很高的化学稳定性,生成热的绝对值也高。通常在高温下采用置换反应、碳热反应、直接反应、自扩散高温合成方法制备。近来,采用机械化学合成法通过钛粉分别与碳粉和硼粉的燃烧反应成功制得了碳化钛和二硼化钛。然而,这些传统的制备方法要求在高温下和(或)以昂贵的钛粉末为原材料来实现。 利用还原金属来实现机械化学置换反应(MDR)的方法已可用来制备WC,但是,还未能用于制备过渡金属的碳化物与硼化物。对碳化钛和二硼化钛来说,TiO2+2Ca=Ti+2CaO、Ti+C=TiC和Ti+2B=TiB2的反应焓分别…     

TiO2电极中O2-的形成及迁移过程研究

采用融盐电解法,在900℃熔盐CaCl2中以烧结TiO2为阴极,石墨棒为阳极制备金属钛。研究O2-在TiO2电极中的形成及其迁移过程。结果表明:实验高温促使TiO2结构中氧空位的形成及O2-产生;O2-通过氧空位从阴极内部迁移到表面,钛酸钙是电解过程的必然中间产物,阴极表面生成的致密金属层钛阻碍O2-从阴极内部往表面的迁移。     

真空钙热还原制备金属钛实验研究

采用CaH₂作为还原剂，对金属钛热力学制备开展基础研究，计算结果表明CaH₂在350 Pa、973 K发生热分解反应，生成产物Ca作为还原剂与TiO₂进一步反应生成金属钛，而H₂不能参与还原反应。升高温度或降低压力有利于金属Ti的生成，X衍射分析证明金属钛被还原由高阶向低阶进行，350 Pa、1 173 K反应条件下TiO₂的还原率接近43%。     

混合氧化物直接电化学还原制备TiZr合金

采用电化学还原法,温度为900℃,在CaCl2熔盐中以烧结的ZrO2与TiO2混合氧化物(Ti、Zr原子比为1:1)为阴极,石墨棒为阳极,制备出了钛锆合金,初步探讨了钛锆的合金化历程。结果表明,所得合金的化学组成与投料能够保持一致,即电化学还原法由混合氧化物直接制得组分可控的TiZr合金。推断其合金化历程可能为:部分ZrO2、TiO2先钙钛矿化为CaZrO3及CaTimOn,然后还原为金属后固溶为TiZr;其余ZrO2、TiO2先形成CaZrmTinOx,然后直接还原为TiZr。     

熔盐电脱氧法制取Ti机理的研究

通过低电压电解实验和不同阴极电解对比实验,并结合循环伏安曲线研究了熔盐电脱氧法制取金属Ti过程中阴极的反应机理。结果表明,在没有金属Ca生成的情况下,TiO2阴极可以直接还原,生成低价钛氧化物。在正常电解的情况下,阴极进行的主要电极反应是TiO2的直接电还原反应,同时在阴极也存在一定的钙热还原反应,只是反应强度比较弱。     

熔盐电脱氧法制取Ti的反应机理

通过低电压电解实验、不同阴极电解对比实验和反电动势测定实验,并结合循环伏安法研究了熔盐电脱氧法制取金属Ti过程中阴极的还原过程。结果表明,还原过程是分步进行的。TiO2先被还原为Ti3O5或Ti2O3,再进一步被还原为Ti3O、Ti2O、TiO或金属Ti。另外,阴极进行的主要电极反应是TiO2的直接电还原反应,同时在阴极也存在一定的钙热还原反应,只是反应强度较弱。另外,分别以钼丝和二氧化钛为研究电极,进行了循环伏安曲线测定。     

Effect of Ilmenite Component and AIR on Element Distribution of Titanium Slag Smelted by DC Arc Furnace

助化学平衡计算法,对冶炼过程中钛、碳及伴生元素的分配行为进行了研究,并用生产结果加以验证,计算结果与实验结果较吻合。结果表明:钛铁矿中Ti O2和Fe O含量的增加,增加了作为微量元素和用于还原Fe O和Ti O2的C量,提高了钛渣中总的Ti O2和Ti2O3的量,同时降低了用于还原Fe2O3的C量,降低了钛渣中Fe O的含量。当钛渣中Fe2O3含量由12%增加到20%时,作为微量元素C和用于还原Fe2O3的C量分别降低了0.006 mol和0.348 mol,钛渣中总的Ti O2和Ti2O3的量分别降低了8.34%和2.37%,而用于还原Fe2O3的C量增加了约0.36 mol,Fe O的质量分数增加了8.94%。其他成分对钛渣中总的Ti O2量的影响程度由大到小排序为:Si O2>Mg O>Al2O3>Ca O。对钛渣还原冶炼过程中元素分配行为的研究,可实现对工艺的更好控制、提高钛渣品位。     

Thermodynamic analysis of production of high purity titanium by thermal decomposition of titanium iodide

High purity titanium was prepared by thermal decomposition of titanium iodide. The feasible synthetic route and optimum decompositon temperaure were obtained by thermodynamic analysis in the process of thermal decomposition of titanium iodide and nucleation growth theory. The temperature for the formation of titanium iodide is in the range of 800–900 K, at which a large amount of titanium iodide vapour can be obtained. The decomposition temperature of titanium iodide is in the range of 1 300–1 500 K, at which a favourable decomposition rate can be achieved. The experiment results show that the purity of the produced titanium is more than 99.995%.     

钛在H2O2溶液中的腐蚀特性研究

通过分光光度计测定腐蚀后溶液中钛离子浓度的方法，研究了钛在H2O2溶液中的腐蚀特性，以及不同pH值条件下，K^＋，Ca^2＋，Na^＋，Mg^2＋，Cl^-，HPO4^2-，H2PO4^-等添加离子对钛腐蚀的影响。结果表明：Ca^2＋对钛腐蚀具有最强的抑制性，而HPO4^2-则具有最强的促进作用。分析认为：Ca^2＋通过吸附到钛表面形成CaTiO3或者CaO2来抑制钛的腐蚀：而HPO4^2-则是吸附到钛表面来增加表面氧化膜的缺陷，从而促进钛的腐蚀。     

Preparation of Ti by direct electrochemical reduction of solid TiO2 and its reaction mechanism

An electrochemical method for the direct reduction of solid TiO2 was introduced, in which the oxygen is ionized, dissolved in the molten salt and discharged at the anode, leaving pure titanium at the cathode. Titanium was prepared from TiO2 via molten salt electrolysis, and experimental process was studied in detail. The reductive products of TiO2 were analyzed through XRD, SEM, XPS and so on. The results indicate that titanium with high purity is obtained by the electrochemical reduction. Through thermogravimetric analysis of molten CaCl2, it is shown that the dehydration of CaCl2 has to be strictly controlled to eliminate hydrolysis. The cyclic voltammetry studies on the TiO2 cathode electrochemical system show that the reduction of TiO2 is conducted step by step, from exterior to interior and from high-valence to low-valence. The conclusions were also confirmed by study on thermodynamics analysis. The current efficiency can be improved by loading different voltages in different stages.     

Effect of electrolysis voltage on electrochemical reduction of titanium oxide to titanium in molten calcium chloride

The electrochemical reduction of solid TiO2 directly to solid metal is a ptomising alternative to the current Kroll process. The present work is aimed at studying the effect of electrolysis voltage on the rate of electrochemical reduction. The products of electrochemical reduction of TiO2 and Ti2O were examined using the scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The results show that Ti2O was reduced to low valent titanium oxide at 1.5 -1.7 V, which was the result of ionization of oxygen. TiO2 and Ti2O were reduced to titanium metal at 2.1-3.1 V, which was the co-action of ionization of oxygen and calciothermic reduction. The oxygen content decreased rapidly with voltage increasing from 2.1 to 2.6 V, while it changed little from 2.6 to 3.1 V. The optimized cell voltage was 2.6-3.1 V.     

Production of TiO<Subscript>2</Subscript> from CaTiO<Subscript>3</Subscript> by alkaline roasting method

CaTiO3 was decomposed by alkaline roasting method for the production of TiO2.The process included alkaline roasting, water leaching and acid leaching steps.In the alkaline roasting step, the factors such as roasting temperature and NaOH/CaTiO3 molar ratio were investigated and 99.5% TiO2 could be extracted from CaTiO3.In addition, it is believed that only ion-exchange between Ca2+ and Na+ takes place, while the structure of TiO 32-in CaTiO3 was not destroyed during the roasting process.In the acid leaching ...     

测定钙热还原二氧化钛制备钛粉产物中氧化钙的含量

研究了EDTA络合滴定法测定钙热还原二氧化钛得到的还原产物中氧化钙含量的方法.用钙羧酸作指示剂,三乙醇胺掩蔽干扰元素,同时采用NaOH溶液调节试样溶液的pH值在12～14,用EDTA标准溶液滴定.为防止钛离子影响滴定终点的判断,实验选用不同浓度的盐酸溶解样品,分析不同量的盐酸、溶解时间对溶样的影响以及不溶物对滴定的干扰影响.采用确定的分析方法对不同还原时间得到的样品进行测定,还原时间1h、2h、4h、6h、8h、10h,RSD均小于1％,加标实验回收率为98％～101％.