难熔金属氧化物直接制备难熔金属的研究现状

综述了难熔金属的概况,包括资源现状、特性及应用。重点阐述了难熔金属氧化物直接制备难熔金属的新工艺研究,主要介绍了5种工艺方法:传统熔盐电解法、新熔盐电解法、金属热还原法、气体还原法和熔盐电沉积法。同时,对它们的研究现状,优、缺点以及相互之间的区别进行分析,并展望了难熔金属的发展趋势和应用前景。     

KCl-NaCl等摩尔熔盐体系电解CeCl_3制备金属铈

KCl-NaCl等摩尔熔盐体系是常见的高温熔盐体系。相比于LiCl-KCl共晶盐体系,KCl-NaCl等摩尔熔盐体系允许的操作温度更高,从而可以将金属转变为液态,以便收集。本文在850℃条件下电解CeCl_3-KCL-NaCl熔盐,以99.3%的产率制备了金属铈。金属铈在坩埚底部直接获得并与熔盐快速脱模,经ICP-AES分析金属的纯度大于99.17%,EDS分析金属纯度大于99.9%。实验建立了电解过程化学模型,解释了电解效率关于电流大小的变化趋势,电流效率最高时使用的电流为3 A(电流密度为0.6821 A/cm~2)。电解过程使用搅拌桨将导致液态金属铈过度分散而无法收集。     

SOM法与FFC法制备海绵钛的对比

对固体透氧膜法(SOM)与熔盐电解法(FFC)直接电解还原制备金属钛进行了对比研究。SEM与EDX分析表明,产物呈海绵结构,电解时间延长,氧含量降低,颗粒尺寸增加;FFC法需电解9 h,TiO2阴极片才会被还原为金属钛;SOM法使用透氧膜隔离阴极与阳极,避免了副反应发生,只需电解3h即可获得金属钛;分析了SOM法电解过程氧离子的迁移行为。     

生物冶金

<正> 冶金是从矿石中提炼金属(或非金属)的一种化学工艺过程。许多国家发明很早。我国历史上说:禹收九牧之金,铸九鼎,象九州。通常分为:(1)火法冶金,又称高温冶金,是在较高温度下冶金作业的总称。例如焙烧、熔炼、精炼、熔盐电解等过程,广泛应用于冶炼钢、铁、铜、铅、钛等。(2)湿法冶金,又称水法冶金,是在溶液中冶金作业的总称。例如浸出、沉淀、结晶、萃取、离子交换、水溶液电解等过程,广泛应用于有色和     

FFC剑桥工艺及其应用研究

FFC剑桥工艺是在熔盐体系中从固态氧化物经一步电解,得到纯度较高的金属、合金和某些非金属新工艺,是一种工艺简单、能耗低的绿色冶金新技术.阐述了FFC剑桥工艺产生、核心及其在工艺和环境方面的显著特点,综述了FFC剑桥工艺用于制备金属(Ti、Nb和Cr等)、合金、碳化物和催化剂的应用研究及在阴极制备、参比电极、熔盐干燥等方面的工艺改进研究,并描述了FFC剑桥工艺工业化现状及面临的问题.     

碳酸镧直接电解制备金属镧试验工艺研究

本试验重点研究了碳酸镧电解制取金属镧的工艺条件。通过将碳酸镧直接加入电解炉后,研究熔盐组成、电解温度、原料钐质量对电效的影响因素及碳酸镧回收利用对产品质量的影响。     

熔盐电解二氧化锰制备锰新工艺研究

提出了以二氧化锰为原料经一步熔盐电解得到锰新工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.采用850°C的NaCI-CaC12混合熔盐体系,以烧结后的MnO2片作为阴极,高密度石墨碳棒作阳极,在工作电压(2.8-3.2 V)下进行电解.研究了不同的烧结温度、电解电压和电解时间等因素对阴极片形貌及其对电脱氧反应的影响,结果表明采用熔盐电解MnO2粉末直接制备金属Mn的最佳的工艺条件为:MnO2粉末在20 MPa下压片,1 000°C烧结5 h后,在850°C的NaC1-CaC12混合熔盐中加3.0 v的工作电压电解13 h.     

从熔盐电解废渣中回收钪和氟

为无害化处理熔盐电解法制备铝钪中间合金过程产生的熔盐电解废渣并回收其中的有价元素,针对熔盐电解废渣氟盐高、稀土元素钪含量低的特点,提出了一种氢氧化钠?硫酸两步浸取的全湿法处理熔盐电解废渣,回收氟、钪的新工艺。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、离子色谱仪(IC)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)、扫描电镜(SEM)对碱浸?酸浸过程中氟、钪元素的走向分布进行了系统考察。结果表明,碱浸过程中熔盐电解废渣中的氟转化成溶解度较低的氟化钠,通过水洗使氟几乎全部进入溶液,而钪留在碱浸水洗渣中,实现了氟、钪分离。利用碱浸水洗渣中的铝以难溶于酸的?-Al2O3形式存在的特性,通过酸浸将碱浸水洗渣中的钪溶解,实现了钪和铝的分离与回收。通过研究碱浸、酸浸过程中浸出剂浓度、液固比、浸出温度和时间等工艺参数对浸出率的影响,得到最佳工艺参数：碱浸过程氢氧化钠浓度100 g/L,液固质量比12:1,温度90℃,浸出时间1.5 h;酸浸过程硫酸浓度1.5 mol/L,液固质量比6:1,温度90℃,浸出时间50 min。碱浸后熔盐电解废渣中可溶性铝和氟的浸出率分别达97.12%和98.71%,氟化钠产品纯度达到98.70%,酸浸过程钪的浸出率达到92.01%。     

熔盐电解La_2O_3-NiO制备LaNi_5粉末

采用FFC剑桥工艺以NiO粉末或NiO-La2O3(Ni:La=5:1)粉末为原料经一步熔盐电解成功制备了金属Ni和LaNi5合金.将模压成型的NiO或NiO-La2O3片烧结后作为阴极,高密度石墨棒作为阳极,在CaCl2-NaCl混合熔盐中进行电解.研究了成型压力、烧结温度、槽电压和电解时间等对制备LaNi5合金的影响.得到熔盐电解制备LaNi5的适宜条件为NiO-La2O3粉末在30MPa下模压成型,850℃烧结5h后,在850℃的CaCl2-NaCl熔盐中,3.1V槽电压下电解36 h.探讨了制备LaNi5的反应机理.估算在适宜的工艺条件下电解NiO-La2O3制备LaNi5的电流效率为7.65%,电能消耗为26678.1 kW·h/t-LaNi5.     

电脱氧法工艺研究用熔盐电解材料

电脱氧法是在熔盐体系中由金属氧化物直接电解制备金属或合金的工艺。本文介绍了电脱氧法及其发展,并对电脱氧法中熔盐电解材料的特性及应用进行了详细阐述和比较。包括:Ti、刚玉、石墨、不锈钢等坩埚材料的选用;阳极材料和阴极材料的应用以及阴极制备方法的改进;CaCl2、K2TiF6等熔盐体系和导线材料的选择。     

熔盐法合成有序介孔碳负载的金属碳化物

有序介孔碳是一种具有宽孔径、规则孔道结构、高比表面积和大孔容的纳米结构材料,具有很高的导电性及化学稳定性,是一种非常优良的载体材料。过渡金属碳化物因其结构相似性,具有一系列类似贵金属的性质,可作为贵金属替代材料,用于多相催化过程。但过渡金属碳化物多数粒径大、比表面积低,不利于催化活性,因此,采用熔盐法合成了多种有序介孔碳负载的过渡金属碳化物,并通过SEM、TEM、XRD、BET等方法对样品进行了一系列表征。结果表明,该方法能有效制备碳负载的TiC、Mo₂C等金属碳化物,且具有较小的颗粒尺寸和较高的比表面积,将有较好的催化应用前景。     

金属钒的制备方法综述

金属钒性能特殊,素有“工业味精之称”,在冶金、化工、航空、能源、原子能等领域应用广泛。金属钒属于稀有高熔点活泼金属,其高纯金属制备困难,目前主流的制备方法为铝热还原钒氧化物制备粗钒与粗钒真空熔炼提纯的联合工艺,该法能耗高、钒收率低。基于钒氧化物和钒氯化物的热力学性质,研究者还提出了诸多含钒前驱体还原制备粗钒及粗钒精炼制备高纯钒的方法,具体包括钙热还原、镁热还原、真空碳热还原、硅热还原、碳热还原-氮化热分解、熔盐电解脱氧等粗钒制备方法,及熔盐电解精炼、碘化物热分解、固态电迁移等粗钒精炼方法。本工作对上述粗钒制备及粗钒精炼涉及的十余种方法开展了较全面的综述,论述了这些方法的基本原理、技术特点、效果及问题等,以期为高纯金属钒的新制备技术研发和技术升级提供全面的参考依据。     

Molten salt activation for synthesis of porous carbon nanostructures and carbon sheets

We report here a molten salt (MS) process for the synthesis of nanoporous carbon structures and carbon sheets. Using glucose as the model carbon precursor, the process yields different porous carbon structures with specific surface area up to near 2000 m²/g in molten LiCl/KCl containing different dissolved oxysalts KNmO_x, where Nm are nonmetal elements of H, B, C, N, P, S, and Cl. These oxysalts dissolved in LiCl/KCl exert a dominating influence on the pore formation as well as two-dimensional growth of the carbons in MS. Based on the energetics of the redox reaction between carbon and the above oxysalts, a general mechanistic explanation for the pore formation and the activation process in MS is presented. The process reported here not only provides an easy route to convert biomass molecules to carbon-based functional nanomaterials, but also opens up a new direction towards carbonization and two-dimensional growth in high temperature ionic solvent systems.     

制备方法对纳米熔盐储热性能及形成机理的影响

纳米材料能够改善高温熔盐的传热储热性能,提升大规模储热系统的储热和热交换效率,但目前仍未找到纳米熔盐的高效大规模制备方法。为优选纳米熔盐的高效大规模制备方法,以二元混合盐为基盐,采用高温熔融法和水溶液法分别制备纳米熔盐,用差示扫描量热法、热重分析法和微观形貌分析法,研究制备方法对纳米熔盐显热和储热性能提升、微观结构的影响,探索纳米熔盐形成机理。结果表明,两种制备方法均在搅拌90 min时制备的纳米熔盐性能达到最优,且高温熔融法制备纳米熔盐的熔化潜热和比热容分别比水溶液法高2.6%和28.18%;两种方法制备纳米熔盐的熔点较小,但对纳米熔盐的微观形貌存在明显影响,云核的形成与结构影响着纳米熔盐的储热性能。相比水溶液法,高温熔融法工艺简单,过程能耗低,纳米熔盐储热性能更好,适用于纳米熔盐的大规模生产和工程应用。     

用于储热新型低熔点二元无机盐特性研究

通过对熔盐的热物性分析,研究一种新型低熔点熔盐进行储热,能够有效解决传统燃煤供暖所产生的环境污染等诸多问题。熔盐材料由于高温下的稳定性好、成本低及导电性能良好等特点成为了与新能源结合的研究热点。由于常用的二元混合熔盐熔点约为221 ℃,而供暖系统传热介质温度较低,高熔点熔盐对于供暖系统并不适用,所以开发熔点较低的熔盐用于供暖系统成为了研究热点。通过试验测试的方法对熔盐混合配比进行调整,开发了熔点较低的新型熔盐,并通过大温差储能供暖系统中的应用进行了有效性验证。     

Cladding and corrosion characteristics of magnesium-aluminum spinel refractory by alkaline slag during alkali recovery

The alkaline slag produced during alkali recovery might cause harm to the furnace's refractory components. The seat-drop technique and static dry pan method are used to explore the cladding features and corrosion characteristics of alkaline slag on the surface of magnesia-alumina spinel refractory in this paper. SEM-EDS and XRD are used to study the microstructure, fundamental changes, and compound composition of the molten cladding and interfacial layers, as well as the trends of slag column alterations. Factsage 7.2 software is used to model the interaction between the molten slag and the refractory. The results demonstrate that the wettability process of the slag column is impeded in a reducing environment. Combine with the results of the thermodynamic simulate, it is found that the formation and transformation of a large number of high melting point compounds in a reducing atmosphere is the decisive reason for the inhibition of wettability. Temperature increases promote the production of high melting points substances such as magnesium silicate and sodium metal aluminate, which alters the micro-morphology of the materials and improves slag resistance and permeability resistance of refractories.     

Operation of type OKB-2126 furnaces for production of molten and cast refractory materials

Conclusions Literature and experimental data on operation of type OKB-2126 furnaces in melting of various refractory materials is summarized. The use of their temperature in melting into an overflow is proposed as a universal index of the basic properties of molten refractories. The relationships of the basic melting parameters and the operating indices of type OKB-2126 arc furnaces to the temperature of the metal being poured were established. The maximum melting point the material of which it is desirable to produce by melting into an overflow was determined. The data obtained may be used in evaluation of the melting parameters of new forms of refractory materials and also for determination of the operating indices of more powerful furnaces.Translated from Ogneupory, No. 5, pp. 38–42, May, 1989.     

不锈钢冶炼用铁水包Al2O3-SiC-C内衬砖的性能与侵蚀机理

铁水包内衬材料长期服役于间隔周期较长的高、低温交替环境,极易发生剥落与侵蚀损毁。为了探索影响铁水包内衬材料使用寿命的主要因素,对市面上四种铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的化学成分、物相组成、物理性能和微观结构进行了分析,并以高炉渣为侵蚀介质,重点研究了不锈钢冶炼用铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的侵蚀机理。结果表明:铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖中Al₂O₃含量越高,高温下制品的液相量越低,越有利于提高耐火砖的高温力学性能;随着含碳量的增加,铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的抗渣性得到明显改善,但抗氧化性及高温抗折强度呈下降趋势;高炉渣中CaO、MgO向耐火砖中渗透,与耐火砖中的Al₂O₃、SiO₂发生反应形成高熔点的镁铝尖晶石及低熔点的钙长石等,生成的低熔相会加剧耐火砖的侵蚀。     

热电池电解质与隔膜材料研究进展

作为一种在使用时使电解质熔融而激活工作的储备电池,热电池的熔融盐电解质是决定其性能的关键要素之一。近年来,通过组分调控电解质新体系来降低熔点和提高离子电导率成为研究热点,利用基于热力学理论和热力学数据库的相图计算（CALPHAD）进行三元甚至四元熔融盐体系的筛选,为得到性能优异的熔融盐电解质提供便利,从而达到提升热电池性能特别是延长电池寿命的目的。熔融盐功能组分如黏结剂MgO等的加入可以减少电解质熔融盐泄漏,其用量和结构的优化可以提高熔融盐与电解液的亲和性以及减小电池内阻,进而提高热电池电化学性能;无机纤维隔膜的引入可以更大程度地减小或者消除无离子传导MgO的使用,同时无机纤维隔膜的使用提高了电池的安全可靠性,也为热电池的小型化提供了指导方向。     

氟化物熔盐的制备及其应用进展

氟化物熔盐具有高温稳定性好、热导率高、比热容大、电化学窗口宽、饱和蒸汽压低和中子吸收截面小等一系列优点,是一种具有广阔应用前景的重要功能材料。本文介绍了氟化物熔盐的典型制备及净化方法（如真空除水法、氟氢化铵法、H₂-HF净化法、电化学净化法、添加还原剂法）,分析了不同方法去除熔盐中杂质离子的作用机制和技术特点。总结了氟化物熔盐在核能、冶金、功能材料制备、先进储能介质、表面处理技术、电子化学品、精细化工及熔盐电池材料等领域的应用及最新进展。突出了氟化物熔盐作为核反应堆冷却剂、熔盐电解质、高温储能材料及反应介质等方面的应用优势。指出了氟化物熔盐在制备及应用过程中存在的问题及发展趋势,并就其发展前景进行了展望。文章指出开展氟化物熔盐制备与纯化机制研究、探索氟化物熔盐净化过程中杂质的存在形式与迁移规律、阐明氟化物熔盐制备与净化机理、发展新的熔盐净化方法以减小熔盐的腐蚀性和降低成本对熔盐的工业化生产和应用至关重要。