含钛废渣熔盐电脱氧法制备钛铁合金

以泡沫镍包裹含钛废渣和Fe₂O₃混合物为阴极,碳棒为阳极,在900 ℃、3.1 V、CaCl₂熔盐电解质中,采用熔盐电脱氧法制备钛铁合金,重点考查阴极成型压力对微观形貌及电解效果的影响。结果表明,烧结后阴极片孔隙率随着成型压力的增加而减小,当成型压力为2 MPa时,烧结后阴极片孔隙率为39.5%,具有良好的电化学活性,电解产物颗粒尺寸均匀、氧含量低、呈明显海绵态,产物主要为FeTi和少量Fe₂Ti;随着成型压力的增加,电解产物逐渐致密化,发生脱氧反应的三相界面降低,阴极内部的氧离子迁移受阻,导致电脱氧效果变差,产物中出现TiO。电解初期电流迅速下降,20 min后趋于平缓,150 min后出现增加的趋势。     

熔盐电脱氧法制备金属Cr粉的研究

以烧结的Cr2O3片体为阴极、高密度石墨碳棒为阳极,在820℃的CaCl2熔盐中,2.8V电压下进行电脱氧反应,制得金属铬.研究了烧结温度、电解时间对电解反应的影响,用电子扫描显微镜(SEM)分析了900℃、1200℃烧结试样电解前后的微观形貌;XRD分析了电解产物的相组成.结果表明:试样的烧结温度越高,孔隙率越低,电脱氧反应速率越慢,产物的颗粒越大;电解还原是从外向内进行的;扩散过程是影响电脱氧反应速率的重要因素.     

烧结温度对电脱氧制备金属铌影响的研究

采用电脱氧法,以Nb2O5烧结片为阴极插入高温熔融CaCl2-NaCl混合熔盐中电解制备金属铌。研究了不同烧结温度对阴极片的孔隙度、电脱氧反应及其产物的影响。采用XRD、SEM、EDS对电解产物的物相、表面形貌和含氧量进行分析。实验结果表明,烧结温度是影响Nb2O5烧结片的晶粒尺寸、孔隙度和孔隙尺寸的主要因素。阴极片开孔孔隙有利于熔盐的渗入,能够扩大反应界面,加快电脱氧反应速率。电脱氧效果不仅取决于开孔孔隙度,也与孔隙尺寸有关,实验表明1 200℃烧结12 h制备的Nb2O5阴极片电解产物脱氧效果最好。     

熔盐电解氧化亚镍制备镍粉新工艺研究

提出了以NiO为原料经一步熔盐电解得到高纯镍粉新工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.在850℃的CaCl2熔盐中,以烧结后的NiO片作为阴极,高密度石墨棒作阳极,进行电解.记录电解过程中电流变化,利用X射线衍射仪分析电解产物的成分,并用扫描电子显微镜分析不同工艺条件下压片在烧结前、后和电解后的表面及断面形貌.研究了不同的压片压力、烧结温度、烧结时间等因素对阴极形貌及其对电脱氧反应的影响.结果表明采用熔盐电解NiO粉末直接制备金属Ni的最佳的工艺条件为:NiO粉末在10 MPa下压片,900℃烧结10 h后,在850℃的CaCl2熔盐中加3.2 V槽电压下电解约9 h.     

氧化铌阴极微观结构对电脱氧制备铌的影响

采用电脱氧法,以Nb2O5烧结片为阴极,石墨棒为阳极,在CaCl2-NaCl混合熔盐中制备金属铌.分别研究了压制压力、烧结温度对阴极片微观结构和电脱氧反应及其产物的影响.实验结果表明,烧结温度和压制压力对Nb2O5烧结片的晶粒尺寸、孔隙度和孔隙尺寸具有明显的影响,从而影响到电脱氧的反应速率和效果.晶粒细、孔隙度高和连通性好的烧结氧化铌阴极能够提高电脱氧的反应速率和效果.研究表明,12MPa压制成型后经1 200℃烧结的阴极片,电脱氧效果最佳.     

阴极结构对熔盐电脱氧法制备金属钛影响及杂质研究

在高纯氩气气氛下,在CaCl2熔盐中电解高钛渣制备金属钛,研究了成型压力与阴极片孔隙率的关系以及对电解过程的影响,并采用XRD、SEM等分析手段对阴极片及电解后的物相和微观形貌结构进行表征.结果 表明:成型压力对阴极片孔隙率有直接影响,随着成型压力升高,阴极孔隙率下降;阴极片的孔隙率直接影响电脱氧过程,适当的孔隙率有利于形成中间产物CaTiO3和提高电还原速率.4 MPa压制的阴极1050℃烧结2h,孔隙率为34.79％,电解12h产物氧含量降低至1.75％,钛含量为95.72％,此时阴极片的电化学性能较好.     

NaCl-CaCl2熔盐体系中电脱氧制备金属Fe的工艺研究

在NaCl-CaCl₂熔盐体系中采用FFC-剑桥工艺开展了Fe₂O₃电脱氧制备金属Fe的工艺研究。重点研究了烧结工艺和电解工艺等对熔盐中Fe₂O₃电脱氧过程的影响。采用SEM分析了烧结后Fe₂O₃的微观结构, 采用XRD分析了电解前后产物的物相组成, 得到了优化的电脱氧工艺条件为:槽电压为3.2 V, 电解时间为8 h, 烧结温度为800~900 ℃, 黏结剂用量为1.5%~2.5%和电解温度为680~722 ℃。同时, 在该熔盐体系中Fe₂O₃电脱氧机理为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe。      

CaCl2-NaCl熔盐电解MnO2-Fe2O3制备FeMn4合金粉末

提出了以MnO2-Fe2O3为原料经一步熔盐电解得到FeMn4粉末工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.采用850℃的NaCl-CaCl2混合熔盐体系,以烧结后的MnO2-Fe2O3片作为阴极,高密度石墨碳棒作阳极,在一定槽电压下进行电解.记录电解过程中电流变化,利用X射线衍射仪分析电解产物的成分,扫描电子显微镜观察电解产物形貌,激光粒度分析仪测定粉末的粒度.研究了不同的烧结温度、电解电压、电解时间、粒度对电脱氧反应的影响.结果表明,采用熔盐电解固体MnO2-Fe2O3直接制备出高纯度的立方体晶格FeMn4粉末(平均粒径D50为16.95 μm),其适宜工艺条件为:球磨3 h(平均粒径D50为6.454 μm),成形压力20 MPa,烧结温度800℃,烧结时间5 h,3.20 V的槽电压、850℃的CaCl2-NaCl熔盐中电解18 h.     

熔盐电脱氧法制备合金时物质间相互影响的研究进展

熔盐电脱氧法是一种高温下直接电解金属氧化物制备金属或合金的电化学方法,采用该方法制备合金时,物质间存在先后还原及相互影响。还原顺序主要取决于金属氧化物分解电压的大小,分解电压小的金属氧化物还原更容易,还原速率相对较快,更先完成还原;金属氧化物混合电解相对于各自单独电解的时间均相应缩短,说明在混合烧结、电解过程中物质间产生了相互影响,其相互影响主要有:混合烧结过程中试样的微观形貌(包括颗粒大小、颗粒形貌、试样孔隙率)相对于单独烧结发生改变,同时试样导电性提高;混合电解过程中先还原的金属提高了试样的导电性、降低了后还原金属氧化物的过电位及缩短了后还原金属氧化物的还原路径,掺杂的金属氧化物促进了钙钛矿化中间产物的还原。故今后的研究中应重点关注金属氧化物混合烧结过程中微观形貌变化、变化机制和对电解的影响,及先还原金属对后还原金属氧化物还原路径的影响,从而通过实验调控促进电解效率的提高。     

熔盐电解法制取金属钛用TiO2电极片

TiO2电极片的制备是熔盐电脱氧法制备金属钛的重要环节。本文采用单向模压工艺制备TiO2电极片,利用排水法、SEM、XRD等测试手段,研究成形压力、烧结温度、烧结时间、掺杂及造孔剂引入,对烧结后电极片的孔隙率、生坯密度、孔径大小、微观组织形貌和颗粒尺寸的影响。研究结果表明,TiO2中掺入5%碳粉,在30 MPa压力下成形,950℃烧结4 h制得的电极片具有合适的孔隙率、物相组成和微观结构,满足电解要求。