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。     

熔盐电解法制备高纯钛的质量控制及工业化研究

在熔盐电解法制备高纯钛的工业化生产过程中,分析了熔盐电解及电子束熔炼过程杂质的去除规律,并对工业化生产过程中熔盐成分配比、熔盐钛离子浓度及硫酸盐等因素对产品质量的影响进行了探讨。结果表明,熔盐成分配比对阴极钛颗粒形貌影响显著;熔盐钛离子浓度低于1%时,不利于工业化连续生产;熔盐电解质中硫酸根离子会加剧阴极钛副反应的发生,造成阴极钛杂质含量尤其是氧含量明显增加。     

可溶阳极TiC_xO_y熔盐电解试验研究

研究了自制钛可溶阳极Ti CxOy(x≈0.50,y≈0.50)在简单氯化物(Na Cl-KCl)熔盐体系、低价钛离子浓度为3.5%的(Na Cl-KCl-Ti Clx)熔盐体系中的电化学溶解行为,同时考察了相应体系下的阴极行为。结果表明,在上述两种熔盐体系中,阳极Ti CxOy(x≈0.50,y≈0.50)均能发生电化学溶解。在简单氯化物熔盐体系中不利于得到阴极产物;在含低价钛离子的熔盐体系中有利于阴极产物的稳定得到,阳极的电流效率能够稳定在50%以上(以三价钛放电计算),阳极的溶解率从简单氯化物(Na Cl-KCl)熔盐体系中的80%左右下降到50%。     

高钙镁钛渣熔盐氯化技术的研究与熔盐氯化炉大型化的探讨

本文通过不同规模和不同内容的工业试验研究,着重论述了钛渣熔盐氯化技术的发展.尤其是高钙镁钛渣采用低浓度氯气(76％和85％)在熔盐氯化技术上应用的成功,不仅解除了人们对氯气中的氧影响四氯化钛质量的顾虑,而且对熔盐氯化炉大型化以及电解镁的阳极氯气直接用于钛渣熔盐氯化炉将具有更重要的现实意义。     

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。     

NaCl-KCl熔盐中TiB2阳极溶解和电化学还原行为研究

金属钛清洁提取是近年来的研究热点.提出了以TiB2为可溶性阳极,电解提取金属钛新方法.利用线性扫描、循环伏安和方波伏安等电化学测试技术,分析了TiB2在NaCl-KCl熔盐中的阳极溶解和电化学还原过程.结果表明,TiB2阳极可发生电化学溶解,其中钛被氧化为Ti3+进入熔盐中,而硼则被氧化为B单质.Ti3+迁移至阴极,发...     

一次烧结成型制备碳氧钛可溶阳极工艺探索

以沥青作为添加剂,开展了一次烧结成型制备碳氧钛可溶阳极探索试验,研究该种可溶阳极在NaCl-KCl-TiCl_x熔盐体系中的电化学溶解行为。结果表明:在较优的工艺条件下,制备的一次烧结成型可溶阳极密度为1.3~1.4 g/cm~3,摔落强度符合电解要求;一次烧结成型可溶阳极在低价钛(NaCl-KCl-TiCl_x)熔盐体系中能实现稳定电化学溶解。     

900℃下合成Ti-C-O固溶体的电化学行为研究

以TiC和TiO_2为原料在900℃烧结得到了与USTB钛电解工艺所用阳极原料类似的Ti-C-O固溶体,并对该固溶体在750℃NaCl-KCl熔盐体系中的电化学行为进行了研究。结果显示,该固溶体可以发生电化学溶解,钛元素以离子的形式进入熔盐中,碳元素和氧元素则以CO为主、CO_2为辅的气体形式析出。以该固溶体为阳极进行恒电流电解,最终在阴极得到了金属钛。     

含钛废渣熔盐电脱氧法制备钛铁合金

以泡沫镍包裹含钛废渣和Fe2O3混合物为阴极,碳棒为阳极,在900 ℃、3.1 V、CaCl2熔盐电解质中,采用熔盐电脱氧法制备钛铁合金,重点考查阴极成型压力对微观形貌及电解效果的影响.结果表明,烧结后阴极片孔隙率随着成型压力的增加而减小,当成型压力为2 MPa时,烧结后阴极片孔隙率为39.5％,具有良好的电化学活性,...     

电解精炼回收废海绵钛及对电极过程机理的初步分析

在50安培中心阴极密闭氩气保护电解槽中,采用NaCl-KCl-TiCl_3-TiCl_2熔盐,以天化钠还原之废海绵钛做可溶阳极,进行条件实验。在实验中配合熔盐中变价钛离子的化学分析、阴极沉积金属的显微照象观察以及电子探针测定,以便较深入地了解了钛电解精炼的内在规律,为下一步进行废钛合金回收奠定了基础,并且探索熔盐电解直接制     

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。     

熔盐电解制备骨骼3D打印用非球形高纯钛粉

通过熔盐电解的方法,制备出了适用于骨骼3D打印用的非球形高纯钛粉,其成本不到球形钛粉的十分之一。熔盐电解制备出的金属钛粉,具有高比表面积和高纯的特点,在进行骨骼3D打印的时候,更容易形成多孔状,而其高纯性更是保证了人体的健康。通过SEM分析钛粉的微观形貌,研究了骨骼3D打印用非球形高纯钛粉的特点,电解钛粉由于只存在一步的电沉积反应,颗粒的生成非常有规律,这也是电解钛粉虽然不是球形,但却有着很好流动性的原因;通过循环伏安曲线,分析了钛离子的阴极沉积过程,确定了钛粉的沉积电位。     

LiCl-KCl熔盐中电解还原钛铁矿的研究

在LiCl-KCl熔盐中,采用熔盐电解法还原钛铁矿,研究了电解时间、槽电压及电解温度对还原钛铁矿的影响,探讨了在熔盐中钛铁矿电解脱氧的机理。结果表明,钛铁矿还原优先生成铁,钛氧化物由高价到低价逐步还原,而未得到金属钛及其合金,说明在LiCl-KCl熔盐中,TiO的脱氧还原是钛铁矿熔盐电解生成金属钛及其合金的反应限制性步骤。     

钛渣中FeO对熔盐氯化过程的影响

研究了不同FeO含量钛渣的化学及物相组成以及FeO含量对熔盐氯化过程放热量、收尘渣量及成分、熔盐成分和产品质量的影响。结果显示:钛渣中主要物相是黑钛石、金红石和硅酸盐玻璃体。随着FeO含量增大,钛渣熔盐氯化放热量、收尘渣比例、熔盐中的FeCl_3和FeCl_2含量、产品中FeCl_3含量和固含量均有所增大。高FeO含量用于熔盐氯化制备四氯化钛工艺可行,但对氯化过程熔盐成分和收尘渣成分影响较大,应通过调整物料配比、排盐制度和矿浆喷淋制度等予以解决。     

熔盐电解法生产稀土金属的阳极消耗

对氟化物体系熔盐电解法生产稀土金属过程中的阳极消耗进行了分析，将阳极消耗分为构形消耗、电化学消耗、氧化消耗和碳粉粒消耗四部分。浅析了阳极消耗对电解过程的影响。还从生产实践出发对电化学消耗进行了详细分析，认为在氟化物体系熔盐电解法生产稀土金属过程中对于固定形状的阳极消耗以电化学消耗与氧化消耗为主。     

电解精炼制取合格钛粉的研究

本文探讨了废钛熔盐电解精炼制取粉末冶金使用的合格钛粉的可能性及最佳工艺条件。研究结果表明,电解精炼方法制粉的难点在于钛粉含氧量随粒度减小而增高,致使大量细粉含氧量出格。细粉的含氧量与夹盐率及夹盐中可溶钛浓度有关。当可溶钛浓度约3％、夹盐率不超过60％时,-28目～+80目钛粉在粒度和含氧量方面都能满足粉末冶金的要求。通过正交实验找出了在该粒度范围内影响钛粉收得率的因素依次为熔盐种类、阴极电流密度、阳极电流密度和可溶钛浓度。文中对上述诸因素分别进行了讨论并确定了相应的最佳工艺条件。据此,在80A电解槽的扩大实验中,获得-28目～+80目粒度范围钛粉的收得率达到74％,质量超过一级海绵钛的水平。该研究结果提供了工业制取廉价合格钛粉的途径。     

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。     

攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化研究

开展了攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化制备四氯化钛的试验研究,考察了74%品位钛渣作为氯化原料时,氯化炉温度控制、熔盐成分控制和产品质量情况,并对不同品位钛渣熔盐氯化时技术经济指标进行了对比分析。研究表明:使用攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化生产高品质海绵钛用四氯化钛工艺可行,与采用78%钛渣熔盐氯化相比,每吨粗四氯化钛可节约成本98.3元。     

高温熔盐体系惰性阳极与月壤电解制氧技术

目前,熔盐电化学冶金普遍采用炭素阳极,阳极CO₂产物是重要的碳排放源。若在高温熔盐体系中使用惰性析氧阳极,则可实现熔盐电解过程低碳排放。因此,开发适用于熔盐电解体系的惰性阳极至关重要,也是近年来国内外研究热点。本文首先综述了各种高温熔盐体系惰性阳极的研究进展,所涉及熔盐体系包括:铝电解氟化物盐、CaCl₂熔盐、碳酸盐和熔融氧化物等。另外,近年来月球开发利用受到广泛关注,太阳能驱动的月壤原位熔盐电化学制氧,将是支撑人类未来月面生存氧气需求的重要方法之一,故惰性析氧阳极不可或缺。因此,本文也简要综述了基于惰性阳极的月壤电解制氧技术。      

铝电解惰性阳极在熔融电解质中腐蚀过程的研究进展

惰性阳极是原铝生产保持低碳化的重要研究方向,近些年,惰性阳极材料的研究取得长足进展。通过对惰性阳极材料进行分类,综述了不同种类(合金阳极、氧化物陶瓷阳极和金属陶瓷阳极)的惰性阳极在熔盐电解质中可能发生的腐蚀反应,主要探究发生的化学腐蚀和电化学腐蚀,以及腐蚀后可能对阳极的影响。明晰增加阳极耐腐蚀性的方法,或者通过抑制腐蚀反应的进行,来降低惰性阳极在冰晶石熔盐中的腐蚀速率,从而促进惰性阳极在铝电解行业中的可行性发展。