从熔盐中电解制取金属钛

钛的生产成本高,使其应用受到了限制．如能从熔融盐中直接电解得到钛,就可减少成本．然而,从熔融盐中电解得到的固态钛很可能是树枝状晶,需要再经过真空电弧重熔．如果能得到液态钛,上述问题即可迎刃而解．但因钛的熔点高,高温活性大,保持其液态是非常困难的． ＥＳＲ（电渣熔炼）是钢的提纯工艺之一．在该工艺中,大电流通过电解槽时产生的热量将自耗电极熔化;电极周围温度可达２０００Ｋ．从自耗电极上得到的金属滴收集于金属熔池中,然后凝固在基板上．该工艺通常使用交流电,但也可用直流电．使用直流电,可以掌握电解效果．１…     

熔盐电解直接制备钛镍合金的研究

研究了利用熔盐电解法从金属氧化物中直接电解制备钛镍合金的可行性。在熔融CaCl2体系中,以二氧化钛和氧化镍的混合物为阴极,石墨为阳极,在电解温度900～1000℃,槽电压2.6～3.1V条件下进行电解,采用SEM,EDS,XRD等方法对电解还原产物进行了分析,结果表明二氧化钛和氧化镍被电解还原为钛镍合金,组成符合设计配比,并且沿直径方向合金成分均匀。     

熔盐电解直接制备钛铬合金的研究

在熔融CaCl2体系中,以二氧化钛和氧化铬的混合物为阴极,石墨为阳极,在电解温度900℃,槽电压2.8 V条件下进行电解,研究了熔盐电解金属氧化物直接制备钛铬合金的可行性。采用SEM,EDS,XRD等方法对电解还原产物进行了分析,结果表明,二氧化钛和氧化铬的混合物被还原为TiCr2合金,组成符合设计配比。混合氧化物的还原经历了优先生成金属Cr到形成TiCr2的合金化历程。     

钽在熔盐中的电化学行为

本文对钽在熔盐体系中的电化学行为作了较全面的评述,着重阐明和讨论了钽的阴极反应过程,并介绍了近年来的有关研究成果。     

稀土氟化物熔盐的电化学研究

本文讨论的是电解法生产稀土金属的基本研究工作。以氟化物熔盐和稀土氧化物为原料，根据电化学反应类型。临界电流密度及熔盐熔点设计电解槽。我们测定了极化曲线和电解质熔点，并讨论了稀土氧化物和氟化物熔盐的电化学反应，确定了过程中的析氧，析氟反应，稀土金属及合金的电溶积。金属铈在８９０℃熔盐中阳极临界电流密度９Ａ／ｃｍ＾２。钕在９２０℃阳极临界电流密度为１．６Ａ／ｃｍ＾２。     

熔盐电解法制备金属钛的研究

对不同重量的TiO2电极熔盐电解法制取金属钛进行了研究,分析了电解过程中的电流变化、物相组成和形貌特征.实验表明,电解前期,形成了中间产物CaTiO3,这也是主要的中间产物,随后形成的中间产物有Ti4O7、Ti3O5和Ti2O3等较高价钛氧化物,随着电解进行,它们逐步被还原为较低价的钛氧化物和纯钛.电解21h以上,产物为纯钛,氧含量为0.34％左右;延长电解时间到30 h后,电解得到的纯钛衍射峰值降低、峰也有所宽化,这可能是纯钛中固溶入一些杂质造成的,同时电解产物的晶粒显著增大.电解不彻底时,会有TiC中间产物保留在电解产物中.在TiO2的电化学还原过程中,氧的离子化机制和钙热还原机制同时存在.     

Ti_2O_3与AlCl_3共沉积方法熔盐电解制备Ti-Al合金

在NaCl-KCl熔盐体系中,以AlCl_3作为氯化剂,通过液相反应将钛的氧化物氯化为TiCl_3。对比TiO、Ti_2O_3、TiO_2的氯化效果,并综合AlCl_3与TiO、Ti_2O_3、TiO_2反应热力学分析,较好的结果是Ti_2O_3氯化为TiCl_3。采用不同的电化学测试手段研究了Al(Ⅲ)与Ti(Ⅲ)在Mo电极上的合金化过程,采用共沉积法制备TiAl_2、TiAl_3合金。同时借助于XRD和SEM手段对合金进行了分析,说明通过熔盐电解可以直接制备Ti-Al合金。     

氟化物熔体中电解共沉积硼化钛的阴极过程

采用循环伏安法首次研究了LiF-NaF-K₂TiF₆-KBF₄熔盐体系中钛离子和硼离子在铂、钼电极上电化学还原及电合成硼化钛的阴极过程机理。对恒电位电解的沉积物进行了X射线衍射分析。结果表明,当体系中硼钛摩尔比B/Ti大于2时,钛与硼可在同一电位下实现电解共沉积并反应生成硼化钛。     

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。     

攀枝花钛渣熔盐氯化特性研究

开展了攀枝花74%品位钛渣、78%钛渣和85%钛渣的化学成分、物相及矿物结构研究,考察了三种钛渣熔盐氯化时反应差异、放热量差异和氯化系统热平衡控制差异。研究表明:74%渣、78%渣和85%渣在物相组成上无较大差异,但黑钛石、金红石及其过渡相含量存在差异,导致74%渣熔盐氯化放热量比78%渣多21.9%、85%渣熔盐氯化放热量比78%渣少9.9%,氯化炉热平衡计算所需的返炉矿浆量与实际氯化应用所需矿浆量结果一致。     

熔盐电解制备钛及钛合金研究进展

熔盐直接电解钛氧化物制备金属钛及其合金的机理至今仍是研究热点,目前主要存在两种解释：一是阴极氧化物得到电子,氧离子化后进入溶液,进而在阳极以气体的形态放出,而钛留在阴极;另外,熔盐中的Ca^2＋在阴极得到电子后生成金属钙,金属钙进一步还原钛氧化物得到金属钛。本文主要就近年来围绕两种机理展开的研究进行归纳总结,并在文献和实验的基础上通过能斯特方程计算推导钒钛磁铁矿直接熔盐电解制备钛合金的可行性,为实现经济、简洁的钛合金生产提供借鉴。     

CaCl2体系中电解还原TiO2制取钛的研究

在熔融CaCl2体系中，进行了直接电解还原TiO2制取钛的实验，结果表明：在电解温度850℃，槽电压3．0V下电解数小时可以得到钛。电子探针和X衍射分析表明：采用3种不同的TiO2加料工艺的电解阴极产物含钛量分别达到了94．646％，80．632％和99．784％，得到的阴极产物呈海绵状或颗粒状。     

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。     

电流密度对TC4钛合金表面熔盐电解渗硼的影响

以TC4钛合金为基体进行熔盐电解渗硼,利用辉光放电光谱仪(GDOES)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计研究电流密度对渗硼层厚度、成分、组织、相结构及硬度的影响。结果表明:电流密度在50~90 m A/cm2时,渗硼层晶粒随电流密度的增加由粗大变得细小,渗硼层厚度先增大后减小,电流密度为60 m A/cm2时渗硼层厚度最大。渗硼层不含Al,而V则易固溶于硼化物中。渗硼层主要由Ti B和Ti B2组成,在(111)晶面择优生长。渗硼层的显微硬度相对基体硬度提高了5倍。     

低成本海绵钛生产新方法

简要分析了传统金属钛的生产方法，指出依靠改进传统工艺无法改变钛生产成本高这一现状。系统总结了目前正在开发或改进的钛生产新工艺，指出二氧化钛熔盐电解直接提取钛生产工艺是最有希望取代传统的Kroll和Hunter工艺的一种新的提钛技术。     

镁热法生产海绵钛还原熔池温度场的分析

建立了海绵钛生产还原过程的传热和流动模型,在数值模拟计算的基础上对还原过程的温度场进行了分析,得到的数值计算结果可以为海绵钛还原反应器强制传热提供理论指导。     

熔盐氯化法海绵钛生产技术的应用与改进

熔盐氯化法海绵钛生产技术包括熔盐氯化-铝粉除钒-还原和蒸馏-氯化镁电解。本文概述了我国海绵钛生产现状,对熔盐氯化法海绵钛生产技术进行了介绍和评价,指出其工艺中的不足,并提出了一些建议。     

镁热法生产海绵钛还原过程反应熔池的传热模型

利用VOF多相流模型、能量方程、RNGk-ε方程及其边界条件,建立镁热法生产海绵钛还原熔池的传热模型。结果表明,计算得到的温度场分布与实测值吻合较好。