SiO_2-CaO-Al_2O_3-MgO-FeO熔渣的电解还原行为

电解含有铁氧化物的熔渣是一个潜在的减少甚至消除CO2排放的钢铁冶炼短流程新工艺.本文采用MgO或Y2O3稳定的氧化锆管内装碳饱和铁熔体做阳极,构建可控氧流电池:铁棒|Fe+FeO(slag)|ZrO2(MgO或Y2O3)|[O](Fe+C饱和)|石墨棒.在1723 K高温下通过测定电池开路电压-时间曲线、线性扫描伏安曲线、恒电压电解曲线研究了SiO2-CaO-Al2O3-MgO-FeO熔渣的电解还原行为,并借助扫描电镜与能谱分析了残样的显微结构与成分.结果表明:在本实验条件下,测定获得SiO2-Ca O-Al2O3-MgO-FeO熔渣中FeO的分解电压约为-0.25 V,测定结果位于Fact Sage热力学软件理论计算值范围内,表明采用本实验装置测定熔渣中FeO分解电压是可行的.在外加电压条件下可以从SiO2-CaO-Al2O3-MgO-FeO熔渣中电解还原获得金属铁(或铁合金).可控氧流电解还原电流的大小及FeO还原效果与外加电压、ZrO2稳定剂的种类和ZrO2管(阳极)插入熔渣中的深度等因素有关.     

改性膨润土吸附冶炼废水中Cu~(2+)和Ni~(2+)的动力学

研究了实验室制备的6种改性膨润土对冶炼废水中Cu2+和Ni 2+的吸附动力学。结果表明,改性膨润土对Cu2+、Ni 2+的吸附在40min内基本达到平衡,在30℃时,吸附符合准二级动力学模型,其反应速率与反应物浓度的二次方成正比。     

东北典型的棕壤对Cu~(2+)的吸附行为研究

研究了东北典型的棕壤对Cu2+的吸附行为,测定了不同pH值、不同的Cu2+初始浓度、不同铜盐对棕壤吸附Cu2+的影响。结果表明随着pH值增加,棕壤对Cu2+的吸附率也随着增加;在pH值3.00~6.09范围内,吸附率增加明显;随着Cu2+的初始浓度的不断提高,吸附率逐渐减小,为电性吸附;棕壤对不同铜盐吸附率大小的顺序是OAc-NO3-Cl-SO42-。     

熔渣中BaO和TiO2在不同条件下对钢液氮含量的影响

 为了研究渣系中的BaO和TiO2在不同的实验条件下对钢液氮含量变化规律的影响,选用CaO SiO2 Al2O3碱性渣作为基础渣系。向基础渣系中添加BaO和TiO2配成不同的渣系组成进行实验。通过分析实验结果得出，在真空下渣系中的BaO和TiO2对钢液氮含量的影响作用明显强于其它条件下的作用。     

Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)在[Bmim]BF_4-FeCl_3-H_2O体系中的电化学行为

采用循环伏安法研究了Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)在[Bmim]BF4-FeCl3-H2O体系中的电化学行为。研究表明,在[Bmim]BF4-FeCl3-H2O体系中只观察到Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的氧化还原反应,没有观察到Fe(Ⅱ)/Fe的氧化还原;Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的氧化还原反应是扩散控制的可逆过程。还原峰值电流随扫描速率增大而增大,并符合Randles-Sevcik方程。Fe(Ⅲ)在[Bmim]BF4-FeCl3-H2O体系中的扩散系数与温度的关系符合Arrhenius公式,其扩散活化能为41.432 kJ/mol。     

Na_2S-NaOH水溶液中SnS~(4-)_4的电化学行为

本文采用动电位扫描方法研究了Na_2S-NaOH水溶液中SnS_4~(4-)阴极还原的电化学行为。     

SiO_2-CaO-MgO-Al_2O_3熔渣中铁氧化物的分解电压

电解含有铁氧化物的熔融电解质提铁是一种钢铁冶炼短流程新工艺,该工艺可以减少甚至消除CO2排放。为测定熔渣中铁氧化物的分解电压,采用一端封闭的氧离子传导的氧化锆基固体电解质管内装熔渣,并以烧结在固体电解质管封闭端外侧表面的多孔铂金作为阳极,构建一种阴、阳极相互隔离的新型管状电解池。将该电解池的多孔铂金阳极置于恒定氧分压的气氛下,在熔渣中分别插入铱丝、铁棒作为阴极,利用线性扫描伏安法测定了1 723K下SiO2-CaO-MgO-Al2O3熔渣中FeO的分解电压,研究了熔渣碱度、阴极材料以及阳极气氛氧分压等因素对FeO分解电压的影响。结果表明,增大熔渣碱度、阴极还原合金化以及降低电解产物气体O2的分压,均可降低FeO的分解电压,有利于FeO的电解。测定结果与采用FactSage 6.1热力学软件理论计算的结果一致。证实采用氧离子传导的固体电解质管构建新型管状电解池,测定固体电解质管内熔渣中氧化物的分解电压是可行的。     

含Ni~(2+),Fe~(3+),Mg~(2+)的硫酸盐溶液萃取分离Cu~(2+)

采用Lix984作萃取剂,煤油作稀释剂混合而成溶液萃取的有机相,从含Ni~(2+),Fe~(3+),Mg~(2+)离子的硫酸盐溶液中萃取分离Cu~(2+).实验结果表明,在一定范围内,铜萃取率随萃取剂浓度的升高、相比的增加、萃取时间的延长、初始水相pH值的增加、萃取温度的升高以及搅拌时间的延长而增加.本实验的优化条件为萃取剂体积分数达60%,相比为O∶A=2∶1,萃取时间为16 min,萃取初始水相pH值为2.5,萃取温度在25~45℃之间,搅拌速度为240 r/min.在最佳条件下,铜萃取率高达95.55%.Fe~(3+)萃取率为8.82%,Ni~(2+)的萃取率为5.47%,Mg~(2+)的萃取率为2.36%.从而达到Cu~(2+)与其它金属离子有效分离的效果.     

Investigation of Fe–Mn particle aggregation and growth processes in molten slag

ABSTRACT

The aggregation and growth behaviours of Fe–Mn particles in the direct alloying process were investigated using the high-temperature experiment. The manganese-rich slag was used as a source of manganese to make into the briquette for the alloying process, and the quaternary slag was prepared using an analytical reagent. To monitor the aggregation and growth process of metal particles and its chemical reactions, some test methods, such as XRD, TDA SEM and EDS, were applied. The results showed that after the briquette is added into the melted slag, because the heat is transferred from the outer layer of the briquette to its interior, the growth process of metal particles can be divided into three stages: nucleation period, aggregation period and growth period. In the first two stages, the Fe particles are first reduced as the nucleation for the alloying process, while the Mn particles are nucleated by Fe particles and formed Fe–Mn particles. Finally, the Fe–Mn particles gradually grow up. In addition, the statistical model was developed for describing the growth process of Fe–Mn particle, and it shows a good relationship with the measured value.     

Electrochemical Isolation and Determination of GCP Phase in a Fe-Cr-Ni Alloy

ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＩｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＧＣＰＰｈａｓｅｉｎａＦｅ┐Ｃｒ┐ＮｉＡｌｏｙＭａＸｉａｎｇ，ＬｕＣｕｉｆｅｎ①ＡＢＳＴＲＡＣＴＧｅｏｍｅｔｒｉｃａｌＣｌｏｓｅＰａｃｋｅｄ（ＧＣＰ）ｐｈａｓｅｉｎＦ...     

LiF-SrF2-SrO熔盐体系中Sr2+电化学行为的研究

在电化学工作站AUTOLAB 上采用三电极体系以循环伏安法、计时电流法和计时电位法研究了LiF-SrF2-SrO熔盐体系于1253 K温度下锶在钨电极上的电化学还原过程及其控制步骤.研究结果表明：Sr2+在钨电极上的还原过程是一步得两个电子的准可逆反应,析出电位在-1.0 V 附近.阴极过程受离子的扩散步骤控制,计算得出扩散系数为6.07×10-5 cm2/s.     

Ni2+、Cu2+、Zn2+对氧化亚铁硫杆菌氧化 活性影响

为研究金属离子对氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,At.f）氧化活性的影响,通过测定经初步驯化的At.f菌在不同初始pH下的生长活性,开展不同浓度梯度的Ni2+、Cu2+、Zn2+及三种金属离子共存时对At.f菌的氧化活性影响的试验。结果表明,当初始pH为1.8时,At.f菌生长活性最好,且低浓度的Ni2+、Zn2+对At.f菌氧化活性影响较小,对两种金属离子的耐受浓度均在20 g/L以上;而该细菌对Cu2+比较敏感,当Cu2+浓度为2.5 g/L时,菌株的生长活性明显下降,特别是10 g/L时,对At.f菌的氧化能力有显著的抑制作用。三种金属离子同时存在时对At.f菌氧化活性的影响大于单一金属离子,当三种金属离子的浓度均为2.5 g/L时,在48小时内对At.f菌的氧化能力有显著的抑制作用,当三种金属离子的浓度均为5 g/L时,80小时时菌株对Fe2+的氧化率极低,说明At.f菌需要经过多种金属离子共存驯化培养后才能更好地运用于多金属复杂矿物的处理。     

固体CaO在3CaO·P2O5-2CaO·SiO2饱和熔渣中的溶解及反应机理

摘要：为了深入了解非均相脱磷剂中固体CaO在3CaO·P2O5-2CaO·SiO2（C2S-C3P）饱和熔渣中的溶解及反应机理，采用静态浸入法和旋转圆柱法研究固体CaO在C2S-C3P饱和CaO-SiO2-FetO-P2O5（10%）渣中的溶解行为，运用FESEM/BSED EDS对固体CaO和熔渣界面进行了观察，分析了固体CaO与C2S-C3P饱和熔渣间的反应机理。结果表明，加强对熔池的搅拌，能够加快固体CaO在熔渣中的侵蚀速度和溶解速度；发现了固体CaO在饱和熔渣中的溶解数量受熔渣中FeO通过边界层向固体内部渗透深度的影响，FeO渗透深度越深，溶解越多；固体CaO先与熔渣中的硅和磷反应生成磷含量低的C2S-C3P固溶体，待一段时间后，最终生成磷含量高的Ca5(PO4)2SiO4。     

Electrochemical formation of Mg-Li-Y alloys by co-deposition of magnesium, lithium and yttrium ions in molten chlorides

An electrochemical approach for the preparation of Mg-Li-Y alloys via co-reduction of Mg, Li, and Y on a molybdenum electrode in LiCl-KCl-MgCl2-YCl3 melts at 943 K was investigated. Cyclic voltammograms (CVs) illuminated that the underpotential deposition (UPD) of yttrium on pre-deposited magnesium led to the formation of a liquid Mg-Y alloy, and the succeeding underpotential deposition of lithium on pre-deposited Mg-Y led to the formation of a liquid Mg-Li-Y alloy. Chronopotentiometry measurements indicated that the order of electrode reactions was as follows: discharge of Mg(II) to Mg-metal, electroreduction of Y on the surface of Mg with formation of ε-Mg24+xY5 and after that the discharge of Li+ with the deposition of Mg-Li-Y alloys. X-ray diffraction (XRD) indicated that Mg-Li-Y alloys with different phases were formed via galvanostatic electrolysis. The microstructure of different phases of Mg-Li-Y alloys was characterized by optical microscope (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The analysis results of inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) showed that the chemical compositions of Mg-Li-Y alloys corresponded with the phase structures of the XRD patterns, and the lithium and yttrium contents of Mg-Li-Y alloys depended on the concentrations of MgCl2 and YCl3 .     

烧结气氛对钢渣陶瓷晶相和性能的影响

利用钢渣制备陶瓷材料是钢渣资源化大宗利用的一条新途径.开展不同烧结气氛对钢渣陶瓷影响规律的研究,对推动钢渣陶瓷技术的应用具有重要意义.以20%钢渣和80%黏土为原料,分别在空气和氮气气氛下,制备了钢渣陶瓷样品,分析了其晶相转变和性能变化规律,并定量研究了氧分压对钢渣陶瓷中铁元素价态转变的影响机理.研究表明,在空气条件下烧结时,原料中的Fe²⁺发生氧化形成赤铁矿相,烧结样品物理性能要优于在氮气条件下烧结的样品,其抗压强度和吸水率为310 MPa和3.7%;而在氮气条件下烧结时,Fe²⁺形成铁铝尖晶石和铁辉石,烧结样品中形成的气孔大小和数量要大于和多于空气条件下的样品,这是导致其力学性能较差的一个主要原因.铁元素赋存晶相转变的氧分压临界范围为0.5%~0.75%:当分压低于0.5%时,可以获得以铁铝尖晶石和铁辉石为主的黑色或褐色陶瓷样品;当氧分压超过0.75%时,Fe²⁺开始发生氧化并形成Fe³⁺,逐渐形成赤铁矿并带来样品颜色为褐黄色或褐红色.增加烧结环境中氧气分压量是减少钢渣陶瓷产品黑心的一个重要手段.