氧化钪在冰晶石-氧化铝体系中的溶解性能研究

通过三因子一次正交回归实验设计，测定了在Na3AlF6-3%MgF2-3% CaF2体系中，Sc2O3溶解度随分子比、温度和Al2O3添加量变化的函数关系。研究表明，减少氧化铝添加量和升高温度均有利于Sc2O3在熔盐中的溶解，分子比对Sc2O3溶解度的影响主要体现在与Al2O3添加量的交互作用，通常情况下分子比对Sc2O3溶解度的影响不大。在现代点式下料电解槽的操作条件下，Sc2O3的溶解度可以达到3％-5％，完全能够满足电解铝钪合金的需要。     

电解铝工艺中钠冰晶石电解体系的影响因素

基于钠冰晶石电解质体系,比较了Na3AlF6-AlF3-CaF2(3%)-Al2O3体系和Na3AlF6-AlF3-CaF2(3%)-LiF(1%)-Al2O3体系液相线温度和电导率。结果表明:得出LiF在体系中虽有利于降低液相线温度和改善体系的导电性,但不是主要影响因素,Al2O3的溶解度和AlF3的剩余量才是影响体系的主要因素;而且AlF3的剩余量与Al2O3的溶解度成反比,合理选用AlF3的配比是体系的关键。     

电解法制备铝钪合金的物理化学性质研究

熔盐体系的物理化学性质对熔盐电解有很大影响,本文以冰晶石为电解体系,研究了添加不同含量的Al2O3、LiF及Sc2O3对电解质的初晶温度、密度和电导率的影响。结果表明：Alzos、Sczos的添加有助于降低电解温度,实现节能降耗;Sc2O3的加入对电解质的密度和电导率影响较小,可以保证使电解过程稳定进行;LiF的加入可有效降低初晶温度,提高电导率,是一种性能优良的添加剂。本研究结果为工业电解铝钪合金的电解质体系的选择提供了理论依据,具有重要的现实意义。     

nNaF·AlF3-Al2O3-Sc2O3系电解质初晶温度数学模型的研究

通过对冰晶石—氧化铝—氧化钪系电解质进行五因子一次回归正交实验,求出了其初晶温度受Al2O3、AlF3、CaF2、MgF2、Sc2O3等5个因素影响的函数关系。研究表明,上述5个因素对电解质初晶温度的影响程度,由高到低依次为:Sc2O3、MgF2、Al2O3、AlF3、CaF2。每1%Sc2O3平均降低初晶温度8 219℃。因此Sc2O3的加入可以显著的降低电解温度,起到节能降耗的作用。     

K3AlF6-Na3AlF6-AlF3体系组成对α-Al2O3溶解度和溶解速度的影响

采用EDTA络合滴定法研究了粉末状α-Al2O3在K3AlF6-Na3AlF6-AlF3体系中的溶解度和溶解速度.探讨了K3AlF6、AlF3含量和温度对氧化铝在K3AlF6-Na3AlF6-AlF3体系中溶解度和溶解速度的影响,并测定了K3AlF6-Na3AlF6-AlF3体系初晶温度30℃以上溶解度和溶解速度,比较了含钾冰晶石熔盐体系和传统钠冰晶石基熔盐体系Al2O3溶解度方面的差异.实验结果表明:K3AlF6-Na3AlF6-AlF3体系中的α-Al2O3溶解速度很快,在5～10 min内溶解已经达到饱和;850℃时,KR每增加0.2,Al2O3溶解度增加约0.5%(质量分数);随着K3AlF6含量的增加Al2O3溶解度相应的增加,相对于高钾冰晶石含量体系而言,较低K3AlF6含量时,增加K3 AlF6的量对提高氧化铝溶解度幅度更加显著;与传统钠冰晶石电解质体系相比K3AlF6-Na3AlF6-AlF3体系Al2O3的溶解度明显增大,当KR≥0.3时,差异愈加显著.     

金属铝在KF - LiF - Na3AlF6- Al2O3体系中的溶解度

用等温饱和法研究了金属铝在KF - LiF - Na3 AF6 - Al2O3体系中的溶解过程,实验结果表明:体系温度980℃,分子比(n( NaF)/n(AlF3))=2.3时,溶解度随着钾盐和锂盐含量的增加而增大;钾盐和锂盐质量分数分别为7％时,铝的溶解度(质量分数)分别达到0.148％和0.242％,并且锂盐比钾...     

熔盐电解法制备Al-Sc应用合金的工艺研究

研究了熔盐电解法生产Al-Sc合金的工艺参数对合金中Sc含量的影响.结果表明.合金中Sc的含量随电解温度的升高呈先升后降的趋势,最佳电解温度为960℃;随冰晶石分子比的增大,Sc含量逐渐下降;采用工业电流密度(J=1 A·cm-2)电解90 min,合金中的Sc含量高达0.8%左右;为保证电解过程稳定并降低能耗,电流强度应为2-4 A,极距应为3 cm.     

ScF3冰晶石熔盐体系中铝热还原Sc2O3制备Al-Sc中间合金

在nNaF.AlF3—KCl—NaCl熔盐体系中,用液态铝还原Sc2O3制备Al—Sc中间合金,加入适量的ScF3,可以提高Sc2O3在熔盐体系中的溶解度,从而提高Al—Sc中间合金中钪的含量(可达2%)和钪的收率以及Al—Sc中间合金的质量,降低Al—Sc中间合金的生产成本,并为Al—Sc中间合金的广泛应用创造有利条件。     

Nd2O3-NdF3-LiF熔盐体系中电导率及钕溶解度的测定

研究了Nd2O3-NdF3-LiF熔盐体系中电导率及钕的溶解度，并根据实验数据拟合了回归方程，分析TN度、LiF浓度、Nd2O3浓度对两种物理性质的影响。结果表明，升高温度，提高LiF浓度以及降低Nd2O3浓度可以提高熔盐体系的电导率；而降低温度，降低LiF浓度以及提高Nd2O3浓度可以减少钕在熔盐中的溶解度。所得研究结果可为电解氟盐法生产钕选择合理的电解质成分提供依据。     

钕电解阳极过电位的测定

用慢扫描示波法测定了钕电解的阳极过电位 .考察了温度、阳极电流密度、Nd2 O3添加量、电解质组成等因素对阳极过电位的影响 ,探讨了降低阳极过电位的可能途径 .结果表明 ,阳极过电位随阳极电流密度的增加而增大 ,随温度的升高而减小 ,一定范围内 ,阳极过电位与阳极电流密度的对数呈线性关系 ,满足塔菲尔方程 ;电解质中LiF和Nd2 O3浓度增加 ,阳极过电位降低 ;适当控制阳极电流密度、升高温度、增加电解质中LiF和Nd2 O3的浓度并尽可能减小极间距 ,均有利于降低阳极过电位     

熔盐Na3AlF6-K3AlF6-AlF3系中氧化铝的饱和溶解度

采用旋转氧化铝片法研究了Na3AlF6-K3AlF6-AlF3体系的氧化铝溶解度,其中电解质组成为:K3AlF6占K3AlF6和Na3AlF6质量总和的0～50%,AlF3占23%～29%,对该范围的氧化铝溶解度提出了相关系数为0.994的经验计算公式和等氧化铝浓度图。研究结果表明:随着AlF3含量增加,氧化铝溶解度降低,AlF3含量小于25%的区域氧化铝溶解度较高;随着钾冰晶石的增加,均出现相同的趋势,氧化铝溶解度先增加后减少,在K/(K+Na)含量为10%～40%时相对较高些;为了确保氧化铝溶解度大于4%,熔体温度必须高于840℃,故该复合冰晶石体系比较有潜力实现的低温电解温度是850℃。     

Na3AlF6-Al2O3二元系熔度与熔盐结构

采用热分析与相平衡相结合的方法研究了Na3AlF6-A2lO3二元系的熔度，发现了此体系是一简单共晶系，共晶组成位于含Al2O3质量分数为10.2％处。加入不同量的AlO3根据凝固点降低公式，推算出Na3AlF6-Al2O3熔体的熔盐质点结构并且研究了氧化铝在冰晶石熔体中溶解的机理及带来的影响．     

NaF-NaCl-KCl-ScF_3熔盐体系中铝热还原Sc_2O_3制备Al-Sc中间合金

在NaF-NaCl-KCl-ScF_3熔盐体系中,采用铝热还原Sc_2O_3制备出Sc含量0.85%~4.20%的Al-Sc中间合金。引入金属间化合物Al3Sc作为铝热还原Sc_2O_3反应的生成物,热力学计算结果表明1 093~1 173K温度范围内反应可自发进行,且为放热反应。用等温饱和法测定Sc_2O_3在NaF-NaCl-KCl熔盐体系中的溶解度,结果表明,提高温度和NaF含量以及添加ScF_3均能提高Sc_2O_3在熔盐中的溶解度,而添加ScF_3的效果最显著。考察温度与ScF_3添加量对铝热还原过程中Sc回收率的影响。结果表明,温度升高,Sc回收率先提高后降低,在1 133K时达到最大;ScF_3添加量增加,Sc回收率亦先提高后降低,在3%ScF_3添加量时取得最大值。在1 133K、3%ScF_3添加量、保温1.5h条件下得到的Sc回收率最高可达86.06%。对制备的Al-Sc中间合金进行SEM与EDS分析,结果表明,Al-Sc中间合金中存在Al3Sc颗粒,呈方形或多边形,粒径较小,在基体中分布较分散。     

用低温氟化物熔融盐生产铝的工艺实验

美国西雅图市的电化学技术公司进行的这项实验周期长达4a。实验原料为NaF─AlF3熔融盐．添加或不加LiF－AlF3和KF─AlF3电解槽电流为1～40A．槽温750℃．实验对不同的工艺参数进行了探索。结果表明、Al2O3颗粒以及由于氧气泡的形成．而使熔融盐中产生悬浮物并在阳极界面层溶解．致使电流密度不能大于2A／cm2。由于电解槽中为单片电极（阳极与阴极）竖排．电流密度为0．5A／cm2。因而可以减小电解槽的体积（仅为传统电解槽体积的1／20．故投资费用降低。此外．每公产品还可降低能牦11kWh。降低电解槽的温度．可以减小阳极和阴极的侵…     

Na3AlF6 -Al2O3二元系熔度与熔盐结构

采用热分析与相平衡相结合的方法研究了Na3AlF6-Al2O3二元系的熔度,发现了此体系是一简单共晶系,共晶组成位于含Al2O3质量分数为10.2%处.加入不同量的Al2O3,根据凝固点降低公式,推算出Na3AlF6-Al2O3熔体的熔盐质点结构并且研究了氧化铝在冰晶石熔体中溶解的机理及带来的影响.     

冰晶石-月壤熔盐体系初晶温度的研究

冰晶石熔盐电解法可实现月壤原位利用制备金属和氧气,研究冰晶石-月壤熔盐体系的初晶温度对电解槽稳定运行具有重要意义。本文以火山渣和玄武岩复配的NEU-1月壤仿真样为原料,与冰晶石、CaF₂混合配置电解质,将其作为待测试样,利用差热分析法测量了不同月壤仿真样添加量、不同分子比的冰晶石熔盐体系的初晶温度。结果表明,当分子比为2.2时,随着月壤仿真样添加量从0%增加至24%,冰晶石熔盐体系的初晶温度从974.9℃降低至932.0℃;每添加1%的月壤仿真样,冰晶石熔盐体系的初晶温度降低约1.79℃;当月壤仿真样添加量为8%时,随着分子比从2.2升高至2.7,冰晶石熔盐体系的初晶温度从960.0℃升高至979.4℃。     

钾冰晶石—氧化钪体系中铝热还原反应过程的研究

在钾冰晶石—氧化钪熔盐中,采用铝热还原和直接电解制备铝钪合金。在引入Al3Sc相生成自由能并考虑活度后,热力学计算表明,铝热还原氧化钪反应在本试验条件下可以发生。750℃在K3AlF6-2%Sc2O3(CR=1.22)熔盐中,电解制备的合金中钪含量可达0.97%,而铝热还原反应所获合金中钪含量小于0.18%,且随反应时间的延长和熔盐中氧化钪浓度的增加,合金钪含量的增幅趋缓。电解合金中钪分布均匀,而铝热还原合金中钪主要存在于边缘区域。     

氧化钇在冰晶石—氧化铝—氟化镁熔体中的溶解度研究

用等温过饱和法测定了Y_2O_3在2.7NaF·AlF_3（+6％MgF_2）—Al_2O_3熔体中的溶解度,得到了溶解度的教学模型,推测了Y_2O_3在冰晶石熔体中的溶解反应。研究表明,随熔体中Al_2O_3含量增加,Y_2O_3溶解度下降;而随温度升高,溶解度上升。     

Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2-Al_2O_3-Nd_2O_3-CuO熔盐体系电导率的研究

采用TH2810DLCR数字电桥测试仪确定熔盐电阻,通过CVCC法研究Na3AlF6-AlF3-LiF-MgF2-Al2O3-Nd2O3-CuO熔盐体系电导率,并采用最小二乘法对数据进行拟合,确定了温度、熔盐组分与熔盐电导率之间的关系式。研究结果表明,当温度升高或CuO含量增大时,熔盐电导率增大;而当Nd2O3和Al2O3含量增大时,熔盐电导率则逐渐减小;当温度一定时,同时加入相同质量比的Nd2O3和CuO,熔盐体系的电导率随Nd2O3、CuO添加量的增大而增大。     

大型铝电解槽直接生产铝硅合金的研究

采用大型预焙铝电解槽电解二氧化硅生产铝硅合金母液,探讨了各项技术参数的控制与优化,并提出了切实可行的方案,最佳工艺条件为冰晶石分子比2.45,Al2O3与SiO2的质量分数分别为2.0%~2.5%和0.1%~0.5%,电解温度960℃。为铝电解槽电解金属氧化物生产铝基合金提供参考。