测定Ni-Al合金XRD相组成用纯NiAl3的制备工艺

传统的萃取工艺难以制得高纯度的NiAl3相,将这种NiAl3相与等量α-Al混合后测得的K值有较大的误差,仅适用于测量精度要求不高的情况。为了用XRD准确测定Ni-Al合金的相组成,作用萃取和平衡凝固两种方法对NiAl3相K值测定时使用的纯相制备工艺进行了实验研究。研究证实,熔融合金以小于2K／h的冷却速度缓慢凝固至固相线以下,可得到α-Al与NiAl3两相的质量比接近于1的相组成,用比试样测得的K值经修正后可用于未知试样中NiAl3相的精确测定。     

碱性高压处理铅冰铜过程中铜的行为研究

通过碱性高压处理氧化铅冰铜过程中吉布斯自由能变化的计算,绘制了500K下的pO2/pΘ-[OH-]图,判断出该条件下反应生成的固相产物为CuO。通过实验验证,证明与理论分析相符。另外,运用同时平衡原理和质量平衡原理对Cu（Ⅱ）-H2O体系进行了热力学分析和计算,在此基础上绘制了Cu（Ⅱ）-H2O体系在25℃下CuO和Cu（OH）2的平衡浓度对数-pH图和氧化铜溶解平衡时铜配离子分布图,确定了两种固相稳定存在的pH值范围及铜的各种配离子与pH值的关系。由热力学图可得出：碱性溶液中CuO比Cu（OH）2更难溶。研究结果为碱性高压处理铅冰铜提供了一定的理论依据。     

锂云母矿石提锂浸取液体系中除铝的研究

锂云母矿物提锂浸取液中含有较高浓度的铝,如何有效去除或者回收铝成为降低综合提锂成本的关键。在综合考察碱法、酸法及溶剂萃取法等传统回收铝的方法的优点和不足之处的基础上,提出了一种更为有效的除铝方法,即铝与浸取液中K等其他组分形成钾明矾等含附加值的矾,在去除铝的同时又能联产其他化工产品,从而降低矿物提锂的综合成本。本研究采用等温溶解平衡法对浸取液特征体系中两个三元子体系Li2SO4-Al2(SO4)3-H2O和K2SO4-Al2(SO4)3-H2O在低温下(5℃)的稳定相平衡关系进行了初步研究,可以为浸取液成矾除铝提供基础数据及理论指导。依据溶解度数据绘制出Li2SO4-Al2(SO4)3-H2O和K2SO4-Al2(SO4)3-H2O的稳定平衡相图,平衡液相所对应的固相由X射线粉末衍射仪(XRD)确定,并划分出相应的结晶区。由相图可以看出,Li2SO4和Al2(SO4)3并未形成复盐,而K2SO4则与Al2(SO4)3可在较大浓度范围内形成钾明矾KAl(SO4)2·12H2O。研究表明,Li+,Al3+不易成矾,而K+和Al3+易形成钾明矾。生产实践中,可以通过调节浸取液中Li+、K+和Al3+的组分浓度,使其浓度范围控制在钾明矾的成矾结晶区,最终使高浓度的铝通过成矾结晶的形式得到综合回收利用。同时又能使Li和K组分得到初步分离,进而降低综合提锂成本,提高矿物提锂工艺的生产效益。     

LaCl3-HCl-H2O体系部分相图的测定

在25, 35和45 ℃下, 测定了LaCl3在纯水及低于30%的盐酸中的溶解度, 盐酸的浓度范围为0～9.583 mol·L-1. HCl的含量用NaOH滴定, 用甲基橙作指示剂, Cl-的总浓度用AgNO3滴定, 以K2CrO4为指示剂, 滴定时溶液的pH值为4～6, LaCl3的含量通过总的Cl- 含量和H+ 量的差值计算而得. 采用湿固相法构建了上述温度下的LaCl3-HCl-H2O体系的部分相图. 相图表明, 在上述各温度下从LaCl3饱和溶液中析出的固相组成均为LaCl3·7H2O.     

硫酸镁在氯化物溶液中的结晶平衡

研究了氯化物溶液体系中不同条件下与硫酸镁晶相平衡的Mg2+浓度的变化规律。试验结果表明:在75℃条件下形成硫酸镁结晶并达到平衡时,溶液中Mg2+浓度随H+、Fe3+浓度升高和SO2-4在阴离子中占比增大而降低;Fe3+浓度超过0.5mol/kg时,平衡固相为MgSO_4·H_2O和FeH(SO_4)_2·4H_2O的混合物;Fe~(3+)低于0.5mol/kg时,平衡固相为MgSO_4·H_2O。     

LaCl_3-HCl-H_2O体系部分相图的测定

在 2 5 ,3 5和 45℃下 ,测定了LaCl3在纯水及低于 3 0 %的盐酸中的溶解度 ,盐酸的浓度范围为 0～ 9.5 83mol·L- 1 。HCl的含量用NaOH滴定 ,用甲基橙作指示剂 ,Cl- 的总浓度用AgNO3滴定 ,以K2 CrO4 为指示剂 ,滴定时溶液的pH值为 4～ 6,LaCl3的含量通过总的Cl- 含量和H+ 量的差值计算而得。采用湿固相法构建了上述温度下的LaCl3 HCl H2 O体系的部分相图。相图表明 ,在上述各温度下从LaCl3饱和溶液中析出的固相组成均为LaCl3·7H2 O。     

RE_2O_3-SiO_2(RE=La,Ce)相图及其相关热力学研究

鉴于RE_2SiO_5、RE_(4.67)Si_3O_(13)(RE=La、Ce)等稀土硅酸盐热力学数据的缺失,通过比较分析后采用较准确的Carvalho经验式、Binnewies熵值相加法、Neumann-Kopp定律、Kubaschewski法计算得到了稀土硅酸盐的标准生成焓、标准熵、C_p(298.15 K)、C_p(T)等热力学数据,对稀土硅酸盐的热力学数据进行了补充和完善。采用Redlich-Kister表达式得到了较为准确的La_2O_3-SiO_2相图,在此基础上首次对Ce_2O_3-SiO_2体系的相图进行了预测。     

量热法研究硝酸铕丙氨酸配合物及其配离子的标准生成焓

采用具有恒温环境的反应量热计,分别测定了298.15 K时[Eu(NO3)3.6H2O(s)+4Ala(s)]和配合物Eu(Ala)4(NO3)3.H2O(s)在2 mol/L HCl溶液中的溶解焓。根据盖斯定律设计一个热化学循环,可计算得到六水硝酸铕和丙氨酸配位反应的反应焓△rHθm(298.15 K)=43.178±0.256 kJ/mol,并计算出配合物Eu(Ala)4(NO3)3.H2O(s)在298.15 K时的标准生成焓△fHθm(298.15 K)=-3 882.4±6.4 kJ/mol。同时测定了Eu(Ala)4(NO3)3.H2O(s)在水中的溶解焓△sHθm=-16.106±0.200 kJ/mol,并计算出配离子Eu(Ala)(aq)在298.15 K时的标准生成焓△fHθm(298.15K)=-2 997.7±6.7 kJ/mol。     

三元体系Rb+∥Cl-,Borate-H2O 348 K稳定相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系Rb+∥Cl-,borate-H2O 348 K时的稳定相关系。测定了该三元体系348 K时的平衡液相组成和主要物化性质(密度、折光率)。根据实验数据绘制了相应的等温溶解度图,物化性质-组成图。研究发现:该体系属于简单共饱型,无复盐或固溶体形成。相图含有1个共饱点,2条溶解度单变量曲线以及2个单盐结晶相区,分别对应RbCl和RbB5O8·4H2O结晶区。该体系RbCl结晶区面积小,溶解度大;RbB5O8·4H2O结晶区面积大,溶解度小。平衡液相的密度和折光率随着RbCl含量的增大而增大,在共饱点E处达到最大值。     

FexO-TiO2体系的固相反应机理

采用扩散偶法研究了1323~1473 K下FexO-Ti O2体系的固相反应,反应过程中氧分压由一定比例的CO-CO2混合气体控制.扩散偶截面的微观形貌用电子探针进行观察,并对Fe2+、Ti4+和O2-离子的扩散浓度轮廓进行定量分析.结合Fe O-Ti O2体系相图确定了固相反应中有钛铁晶石、钛铁矿和假铁板钛矿相生成,且它们的生长受扩散控制.依据扩散组元的摩尔分数变化绘制了铁离子的扩散路径图,并在此基础上描述了该体系的固相反应机理.     

Bi-Te二元体系的热力学优化

在综合评估Bi-Te体系实验数据的基础上,结合第一性原理方法计算的各中间化合物的摩尔形成焓,采用CALPHAD方法优化和计算该二元合金体系的平衡相图。液相采用置换式溶体溶液模型,对于化学计量比中间化合物Bi_7Te_3、Bi_2Te_3以及具有较大固溶度的中间相Bi_2Te、BiTe,分别采用Neumann-Kopp规则以及双亚点阵模型描述其热力学函数。通过优化,得到一组合理自洽的热力学参数,并利用该热力学参数计算相图。计算的相图与文献报道的实验信息吻合较好,计算的863 K下液相Bi的活度以及混合焓也与已有的热化学数据符合良好。     

CsCl-C2H5OH-H2O三元体系20℃和60℃平衡溶解度的研究

采用自制微型平衡溶解度测定装置 ,研究了CsCl C2 H5OH H2 O三元体系 2 0℃和 6 0℃时的平衡溶解度 ,并绘制成相应的相图。首次发现 2 0℃时 ,CsCl C2 H5OH H2 O三元体系中 ,乙醇和水没有发生分层 ;而在 6 0℃时 ,3∶7,4∶6 ,5∶5 ,6∶4和 7∶3比例的样品中 ,原本互溶的乙醇 水混合溶液却发生了分层 ,即有部份的乙醇从乙醇 水混合溶剂中分离出来 ,体系由原来的两相 (液相和固相 )变为轻相、重相和湿固相 ,而其它比例的样品在这一温度没有发生分层。用“湿渣结浅法”确定体系在 2 0℃和 6 0℃时的平衡固相为无水CsCl。这一实现现象为氯化铯试剂的分离和纯化提供了必要的依据     

La(NO_3)_3—HNO_3—H_2O/70％P_(350)煤油体系 酸和(钅兰)的二相分配的数学模型

测定了La(NO_3)_3——HNO_3——70%P_(350)——煤油体系中镧和酸在两相的分配数据。平衡水相La(NO_3)_3浓度为4.41×10~(-2)～2.41M,HNO_3浓度为5.11×10~(-2)～1.84M。建立了本体系两相平衡浓度和镧酸的分离系数相应的数学模型,由模型所得的计算值和实验值相比,相对误差的算术平均值为1～5%。用模型计算了相应的网络图。测定了平衡有机相及水相的密度(t=25±0.5℃),求得了两相的平均偏克分子体积,用此计算有机相和水相密度与实验值相比,相对误差为0.517%和0.530%;用此计算硝酸镧和硝酸的物料平衡,与实验值相比、相对误差为0.884%和1.381%。     

逆流萃取分离金属数学模型的研究——酸性磷(膦)酸脂类萃取分离铜锌、铥镱、钬铒

本文以酸性磷(膦)酸酯类萃取分离金属的体系为对象,建立了有通用性的两相分配数学模型和分馏萃取串级数学模型。分配模型采用半经验式,根据萃取反应方程式确定变量,应用非线性多元回归方法确定有关系数,提出的函数形式简明有效,可在一定范围内纳入萃取串级计算。串级模型的实质是求解大型非线性方程组以同时满足物料衡算条件、分配平衡以及萃取(和反萃取)化学反应。编制了可以对分馏逆流萃取串级进行逐级浓度计算的通用性FORTRAN程序FCCE(Fractioncl Counter—Current Extraction),在TQ—16机上实施。对于:(Ⅰ LaCl_3—HCl—D2EHPA体系、(Ⅱ)ZnSO_4—CuSO_4—H_2SO_4—D2EHPA体系、(Ⅲ)TmCl_3—YbCl_3—HCl—D2EHPA体系、(Ⅳ)Ho(NO_3)_3—Er(NO_3)_3—HNO_3—P507体系进行处理得到初步结果。除体系(Ⅳ)的某些中间级结果外,对上述各体系进行模拟计算得出的逐级两相金属离子浓度分布,水相酸度分布,有机相未络合的萃取剂浓度分布都和相应的模拟实验相符合,得到了大量有价值的信息,实现了尽可能逼真地模拟该稳态过程的设想。 进一步的研究应从实验设计、模型分析、算法研究三个方面配合进行。     

4-羟基萘-1-亚甲基若丹宁固相萃取光度法测定钯的研究

根据4-羟基萘-1-亚甲基若丹宁(HNR)与钯的显色反应及C18固相萃取小柱对显色络合物的固相萃取,建立了一种测定钯的方法。在pH为3.5的HAc-NaAc缓冲介质中,在吐温-80存在下,HNR与钯反应生成2∶1稳定络合物;该络合物可被C18固相小柱萃取富集,用乙醇(内含2%乙酸)洗脱后,采用光度法测定;在乙醇介质中,体系λmax=520nm,ε=8.61×104L/(mol·cm),钯质量浓度在0.01～2.0mg/L范围内符合比尔定律。该方法用于钯的测定,结果令人满意。     

Co(Ⅱ)在NH_3-NH_4Cl-H_2O体系中的平衡规律

利用双平衡法,研究了Co(Ⅱ)-NH3-Cl--H2O体系中Co?的溶解规律,通过计算绘制了热力学平衡图,揭示了体系中各物质的平衡浓度与氨水浓度和氯离子浓度之间的关系。结果表明,在该体系中唯一存在的固相物质为Co(OH)2(S),试验验证了热力学计算结果,两者之间的偏差仅为10.13%。     

金川镍阳极液硫化除铜的研究

结合已有的热力学数据,对采用硫化法镍阳极液中除铜过程进行了热力学平衡计算,计算了除铜终点各离子的平衡浓度,绘制出了298.15 K时体系中除铜终点logcMe-logcS图和c-pH图。计算表明,采用硫化法可以成功将镍阳极液中铜和部分铅、锌除去。对所绘的热力学平衡图分析表明,随着总硫浓度的增加,铜、铅、锌、镍依次沉淀;在酸性条件下,改变pH对除铜深度影响不大,但控制适当的pH有利于得到铜镍比较高的渣;此外,适当增加镍电解液中铜含量、降低镍电解液中镍含量有利于提高渣中的铜镍比。除铜实验表明,采用硫化法除铜可以得到含铜0.40 mg/L、铅3.94 mg/L、锌1.61 mg/L的除铜后液。     

铈和铽氧化物酸分解过程热力学研究

通过热力学计算,建立了298.15K时Ce和Tb氧化物酸分解过程的φ-pH图。结果表明,CeO_2与TbO_2两种氧化物均难以被酸直接分解,但在还原性条件下采用酸分解可使其转化为Ce~(3+)和Tb~(3+);与CeO2和TbO2相比,Ce_2O_3和Tb_2O_3能在较高的pH值条件下被酸直接分解成Ce~(3+)和Tb~(3+),从而实现对Ce和Tb的提取。     

Cu（OH）2-CuSO4-H2O系热力学平衡研究

根据热力学平衡原理,绘得Cu（OH）₂-CuSO₄-H₂O体系在298.15 K条件下的平衡pc-pH图。pc-pH图描述了不同铜离子的平衡浓度与pH值关系:pH值在3.49～4.76时,CuSO₄的溶解度最小;pH值在7.32～10.68时,Cu（OH）₂的溶解度最小。同时查明了Cu（OH）₂和CuSO₄在水中共同存在时对溶解度相互影响的规律。研究结果可为含铜废液的处理及铜的回收利用提供理论依据。     

轧后冷却和固溶处理对IN718合金组织和性能的影响

IN718合金作为航空、航天、核能、石油领域大量应用的关键材料,其晶粒尺寸与δ相分布会严重影响产品最终性能。在该合金热轧结束后采用轧后空冷+离线固溶、轧后水冷+离线固溶、轧后在线固溶3种冷却和固溶处理工艺,观察晶粒大小与δ相的析出情况以及力学性能测试。结果表明,在3种工艺下δ相在晶界上均呈不连续的颗粒状或短棒状分布,但在线固溶处理后材料的晶粒尺寸与δ相析出数量适中,高温持久性能较水冷+固溶工艺提高了26%,室温和高温下的伸长率较空冷+固溶工艺分别提高了17%和6%,综合力学性能优异,是最佳的轧后处理方式。