熔盐电解精炼铪的研究

研究了NaCl-KCl-K2HfF6体系下,以海绵铪和还原铪粉作可溶性阳极,不锈钢为阴极,熔盐电解精炼铪的工艺条件。采用X射线衍射物相分析(XRD)对不同方法制备的铪氟酸钾进行了分析,采用示差扫描量热法(DSC)测量了NaCl-KCl-K2HfF6熔盐体系的熔点,采用扫描电镜(SEM)对该熔盐体系下电解精炼得到的铪粉进行了观察,并采用激光衍射散射式粒度分布测定仪测定了铪粉的粒度分布。结果表明氟硅酸钾烧结法制备的铪氟酸钾纯度高,无有害杂质。最佳工艺条件为:熔盐组成为K2HfF620%(质量分数),NaCl∶KCl为1∶1(摩尔比);电解温度750℃;阳极料为海绵铪和还原铪粉时,电流密度分别为1.2和0.5 A·cm-2。在此条件下得到的铪粉精炼效果良好,产品主要杂质总含量降低至0.07%以下。阴极电流密度较低时,电解得到的铪粉形貌是粗大的块状颗粒,粒度分布在80～150μm之间。增大电流密度,铪粉粒度减小,并出现类似树枝状形貌。进一步增大电流,出现细小的不规则颗粒,粒度分布在40～90μm。增加电解时间可以提高杂质元素与铪之间的分离效果。     

高纯稀土金属的制备

熔点较低的镧系金属(La、Ce、Pr、Nd)用氯化物熔盐电解。较高熔点的金属(Sm、Gd、Dy、Y)用氟化物熔体电解氧化物制得。用热还原法制取稀土金属,原料用稀土氟化物,还原剂用钙。还原出的金属含大量杂质(CaF_2、Ca、Ta等),须进行     

LiCl-NaCl熔盐中金属钽电化学脱氧过程研究

通过循环伏安法、恒槽压电解并结合SEM、XRD和氧氮分析法研究了LiCl-NaCl熔盐中金属钽的电化学脱氧过程,并考察了石墨阳极气体对脱氧过程的影响。研究结果表明:在LiCl-NaCl熔盐体系中,利用电解可有效降低金属钽中的氧含量,脱氧反应包括Ta_2O_5→Ta(O)+LiTaO_3和Ta(O)+LiTaO_3→Ta。熔盐电化学脱氧利用电子作为还原剂,在-2.8 V恒槽压下电解10 h后可脱除钽粉中10%的氧,电化学脱氧过程促进了钽颗粒间的烧结。     

制备太阳能级多晶硅过程中湿法除杂研究

在熔盐电解精炼基础上结合常温酸洗技术对冶金硅进行精炼提纯制备太阳能级多晶硅。采用SEM对熔盐电解精炼前后冶金硅阳极表面和产物硅进行表征。考察了熔盐电解解精炼和酸洗过程中主要工艺参数:电精炼电压、电精炼温度、浸出剂种类、酸洗时间等对硅中杂质去除率的影响。当在2.0 V1、000 K条件下,电解精炼400 min再结合5%HNO3+5%HF混合酸酸洗8 h后产物硅中各杂质含量均小于1 ppm,产物硅的纯度达到99.999 9%以上。     

电解法制备高纯钛的研究

以海绵钛为可溶阳极,纯钛板为阴极,NaCl-KCl-TiClx混合熔盐作电解质,在900～980℃温度范围内进行熔盐电解,研究了加料温度、电解温度、可溶钛浓度以及阴极电流密度等因素对阴极产品杂质含量的影响。结果表明,在较高温度下加料并电解可获得杂质含量低的产品,通过控制可溶钛浓度和阴极电流密度可获得不同形貌和纯度的阴极产品。     

锂热还原-真空蒸馏联合法制备高纯金属镧工艺研究

对锂热还原-真空蒸馏联合法制备金属镧所涉及热力学和动力学因素进行了简要的分析,证明该工艺过程可行；在此基础上,在氩气气氛下考察了还原温度、还原剂用量和保温时间对金属收率的影响,确定了适宜的工艺条件为:还原反应温度为950℃,锂还原剂过量10％,反应保温时间1h,在此工艺条件下金属镧收率可以达到95％以上.为降低氯化物吸水及气体杂质对金属镧的污染,将锂热还原和真空蒸馏除杂整合在同一设备中一次完成,制备得到了国内报道的目前高纯度的金属镧,绝对纯度为99.974％(相对于38个分析元素),相对纯度为La/REM ≥99.995％,其中稀土金属杂质总量为42.7 μg·g-1,非稀土金属杂质总量为100.1 μg·g-1,气体杂质C,S,O,N分别为20,20,56和20 μg·g-1.     

CaCl2-NaCl熔盐中La2O3电脱氧反应的电化学研究

采用熔盐电解法研究了La2O3电脱氧反应过程。由电位阶越实验及取样电流电位分析和对电解产物进行X衍射分析表明La2O3的电脱氧反应是可以进行的，La2O3得电子还原为低价脱氧产物LaO，接着LaO作为中间产物与阳极气体Cl结合生成氯氧镧。     

SOM法金属氧化物制取金属新技术

以MgF2-CaF2为熔盐电解质,利用固体透氧膜(SOM)法直接电解还原Ta2O5和丁TiO2制备了金属钽和钛,分析了制样压力和电解温度对阴极产物形貌的影响以及电流的变化规律.结果表明:SOM法直接制备金属钽和钛的电解速度快,电流密度高,合理的制样压力为250～332 MPa,电解电压为3.2～3.8 V,电解温度在1 373～1 432 K之间.该方法较FFC有诸多优点,用于对我国各类稀有难熔金属矿资源进行开发利用,具有好的发展前景.     

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.     

CaO-CaCl_2-NaCl熔盐电解高钛渣/C制备TiC/SiC纳米复合粉体

在CaO-CaCl_2-NaCl熔盐中,以高钛渣和石墨粉混合物料为阴极,石墨棒为阳极,电解制备出了TiC/SiC纳米级复合粉体。研究了电解时间、槽电压等参数对阴极电解产物的影响。实验结果表明,高钛渣中的钛氧化物在直接电解还原过程中生成了CaTiO_3,Ti_2O_3,TiO等中间产物,CaTiO_3的后续电解还原是该过程的控速环节。探讨了CaO在CaCl_2-NaCl熔盐中的含量对高钛渣电脱氧过程的影响。结果表明,当熔盐中CaO含量小于1%(摩尔分数,下同)时,添加少量的CaO,可促进CaTiO_3的还原;当CaO含量大于2%时,过多的CaO则不利于CaTiO_3的进一步电解还原,说明CaO的加入对CaTiO_3的电脱氧影响显著。分析了高钛渣中Ca,Mg,Al等氧化物的去向。实验结果表明,在高槽压下Ca,Mg,Al氧化物均能被电解还原成相应金属,经过HCl浸出后,上述金属杂质可以除去。研究表明,采用CaCl_2-NaCl熔盐中CaO加入量为1%、电解温度为900℃、槽电压3.2 V,电解时间为6 h的高钛渣被完全还原,经HCl浸出后所得产物TiC/SiC复合粉体为纳米级材料,粉体粒径分布均匀,平均值约为50 nm。     

氧化物直接制备储氢合金LaNi_5新工艺

以La2O3和Ni O为原料,通过压制与烧结制成La2O3-Ni O圆形阴极片,然后采用固体透氧膜法(solid oxygenion membrane,SOM)直接制备LaNi5储氢材料,分析La2O3-Ni O烧结片的物相组成,及Ca Cl2熔盐中的侵蚀反应;结合循环伏安曲线和电解中间产物的组成,分析电解反应机理。结果表明:SOM法电解La2O3-Ni O烧结片直接制备LaNi5是可行的,电解3 h后,La2O3-Ni O电极片呈海绵状,其成分为LaNi5;电解机理为La4Ni3O10在氩气气氛下转变为La2Ni O4,La2Ni O4与Ca Cl2熔盐反应生成La OCl和Ni O,随后Ni O电解还原出的金属Ni与La OCl反应生成LaNi5;电解的电流效率为86.7%,能耗为3.55(k W·h)/kg,电流效率、能耗及产品形貌方面都优于熔盐电解法和合金熔炼法,有良好的应用前景。     

Ta2O5直接制备金属钽的研究

利用固体透氧膜（SOM）法对Ta2O5直接电解制备金属钽进行了研究。Ta2O5粉经压片烧结后制成阴极，氧化钇稳定氧化锫管内的碳饱和铜液为阳极，混合熔盐MgF2-CaF2为电解质，在1150℃不同电压下进行电解。经XRD，SEM等分析表明：在透氧膜稳定的条件下，电压越高，脱氧速度越快。该方法制备金属钽具有电解速度快、电流密度高等优点，发展前景良好。     

钆的熔盐电解精炼——三种电解质的评价

关于钆电解精炼的 LiCl—LiF—GdF_3、LiF—GdF_3和 LiF—BaF_2—GdF_3熔盐体系评价。发现在最终产物中金属杂质的总数少于50(重量)PPm,每个间隙杂质元素 H、C、N、O 和 F 少于100(重量)PPm。虽然 LiF—GdF_3这种电解质及其沉积物是在空气中被处理,但就氧而论此种电解质产生了高纯钆金属。金相和化学分析证明:用电子束熔炼方法从金属中除去氟化物杂质,取得了最好的结果。     

阳极电流密度对NiFe2O4基惰性阳极 电解腐蚀行为的影响

本文采用两步烧结法制备铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极,重点研究了不同阳极电流密度下惰性阳极材料的电解腐蚀行为.实验结果表明:阳极电流密度在0. 2～1. 2 A/cm~2之间时,槽电压相对稳定,波动幅度较小,表现出良好的稳定性;阳极电流密度在1. 4 A/cm~2时,槽电压波动较大.电解后阳极尺寸无明显变化,棱角分明,与电解液接触面平整,无开裂、肿胀以及表层剥离的现象.从微观形貌和微区面扫描成分分析可知,阳极腐蚀速率随电流密度的增加先降低后增加.阳极电流密度为0. 8 A/cm~2时阳极腐蚀速率最低,产品铝中主要Cu、Ni和Fe杂质元素总含量最低.     

甲基磺酸体系铅电解精炼研究

针对传统铅电解精炼工艺存在的腐蚀性强、毒性高、环境危害较大等问题,提出采用甲基磺酸(MSA)进行铅的电解精炼。研究了铅离子浓度、游离酸浓度、电流密度、温度和添加剂对铅电解精炼的影响。结果表明,适当提高铅离子浓度、电流密度和电解温度以及添加木质磺酸钙,有利于提高电流效率。适当增加电解液游离酸浓度、提高电解液温度有利于降低槽电压和能耗。添加木质磺酸钙能极大改善阴极铅表面形貌,使沉积铅平整致密,但不添加木质磺酸钙时阴极铅易于剥离。在铅离子浓度0.5mol/L、MSA浓度1.0mol/L、电流密度220A/m~2,温度40℃条件下,获得了质量分数99.99%以上的精铅,此时能耗低至42.36kWh/t。使用添加剂2.0g/L木质磺酸钙,可得到平整致密的铅。采用阳极、阴极极化曲线测试探索了各工艺参数对电解精炼槽电压影响机制。     

熔盐电解精炼锆的工艺研究

研究了不同配比的NaCl-K2ZrF6熔盐体系的熔点,K2ZrF6:NaCl=3:7的熔点较低为721℃.在此基础上,研究了熔盐配比、阴极电流密度、电解温度等因素对NaCl-K2ZrF6熔盐体系电解精炼电流效率的影响,结果表明阴极电流密度、电解温度均与电流效率成反比.采用XRD及元素含量分析等方法研究了电解精炼产品质量.较佳的工艺条件为K2ZrF6:NaCl为3:7(%,质量分数),温度800℃,阴极电流密度1 A·cm-2,在此条件下,电流效率可达84%以上.阴极锆为合格的工业级锫产品,产品中Fe,Ni,Cr,Mn等杂质分别由2700×10-6,540×10-6,350×10-6,400×10-6降低到30×10-6,10×10-6,18 ×10-6,100×10-6以下,产品纯度达到99%以上.     

熔盐电解法制备高纯钛粉

以海绵钛作可溶阳极,纯钛板为阴极,NaCl-KCl-TiClx混合熔盐作电解质,在电解温度为900～980℃、阴极电流密度为0.1～0.6A/cm2、初始可溶钛浓度2%～8%的条件下,电解24h制备高纯钛粉,研究初始可溶钛浓度对钛粉中杂质元素含量的影响,以及电流密度和初始可溶钛浓度对电流效率及钛粉形貌的影响。结果表明,钛粉杂质含量完全达到高纯钛粉的标准,提高初始可溶钛浓度可降低杂质含量;在较高的阴极电流密度以及高的初始可溶钛浓度下电解效率较高;在阴极电流密度较高时钛粉为细小的树枝状晶体,而在阴极电流密度较低时得到较粗大均匀的结晶粉体。     

有色冶金动态

采用新型PbO_2阳极从氯化镍溶液电积镍日本住友金属公司的镍钴厂采用氧化釕系不溶阳极从氯化镍液进行镍的电解精炼。氧化釕涂层不溶阳极是用于食盐电解以高的阳极电流密度(约100安/分米~2)为对象而开发的电极材料,而镍电解的最佳电流密度是2安/分米~2,在这样低的电流密度下,要是通电量一     

真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率影响因素的研究

研究了各种因素对真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率的影响.研究结果表明:(1)在CaCl2熔盐体系中进行电解,当压力<10 Pa、电解温度850℃、电极间距5 cm、阴极电流密度1.05 A/cm2、阳极电流密度0.8 A/cm2时,可有效避免海绵钛的二次氧化,降低槽电压,减少电流损失,从而提高电流效率;(2)采用混合熔盐体系CaCl2+A,可较大幅度降低电解温度和熔盐电阻,从而提高电流效率;(3)可通过选择适宜的真空度、熔盐体系、电极间距、电流密度,保持规整的电解槽内型,使用纯度较高的熔盐和TiO2原料等提高电流效率.     

高能球磨法制备新型电解电容器阳极材料低价铌氧化物工艺研究

对在高能球磨中用Nb还原Nb2O5制备新型电解电容器阳极材料低价铌氧化物工艺进行了研究。研究对比了两种不同工艺方案:A,高能球磨混料-酸洗除杂-真空焙烧;B,高能球磨混料-真空焙烧-酸洗除杂。采用ICP、SEM分析检测方法对产物的杂质含量、微观形貌进行了分析研究。按与钽电解电容器相似的工艺将低价铌氧化物粉末制成了阳极,并采用电解电容器阳极测试方法对其电性能进行了研究。结果表明:A方案制备的产物比B方案的杂质含量低、漏电流小、比容低、损耗小,B方案产物比容可达107 000μF.V.g-1,两种方案制备的产物均有明显片式化现象、粒度细,但球磨过程中引入的杂质均难以在后续的洗涤过程中彻底除去,导致阳极漏电流较大。