熔盐电解SiO2/TiO2制备硅钛合金的研究

采用熔盐电解法通过直接电解SiO2、TiO2混合物料来制备硅钛合金。热力学计算结果表明,在700℃下,SiO2和TiO2的理论分解电压分别为1.28V和1.37V,生成的单质硅和钛在高温下能够自发进行合金化反应,生成硅钛系列合金,且容易倾向于生成稳定合金相TiSi2合金。研究表明,以摩尔比50∶1的SiO2/TiO2混合物料为原料,在等摩尔比的CaCl2-NaCl混合熔盐中,在700℃、2.4V槽电压下,经过5h电解后,制备得到TiSi2/Si合金,微观形貌为粒径0.2~2.5μm的多孔颗粒堆积,单质硅颗粒覆盖在TiSi2合金颗粒表面。     

TiO2直接还原法提取金属钛研究进展

介绍了二氧化钛直接还原法提取金属钛的各种工艺,包括:剑桥大学发明的FFC工艺、Ono和Suzuki提出的OS(钙热还原)工艺、Park等将EMR(电子中介反应)和MSE(融盐电解)的概念结合起来用于TiO2的金属热还原以及Okabe等提出的PRP(预制还原)工艺.并在此基础上对比分析了这些新工艺各自的特点,综述了国内有关直接还原法提取金属钛的研究进展,指出二氧化钛直接还原法提取金属钛工艺最有希望取代传统的Kroll法.     

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。     

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。     

熔渣中BaO和TiO2对钢液氮含量的影响

 为了研究熔渣中BaO和TiO2含量对钢液氮含量的影响,选用CaO SiO2 Al2O3系碱性渣作为基本成分,在此基础上添加BaO和TiO2,观察它们对钢液氮含量的影响。结果表明：在渣中添加BaO和TiO2可促进钢液脱氮,且钢液中氮含量随渣中BaO和TiO2含量的增加呈线性下降。     

真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率影响因素的研究

研究了各种因素对真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率的影响。研究结果表明：（1）在CaCl2熔盐体系中进行电解,当压力〈10Pa、电解温度850℃、电极间距5cm、阴极电流密度1．05A／cm^2、阳极电流密度0．8A／cm^2时,可有效避免海绵钛的二次氧化,降低槽电压,减少电流损失,从而提高电流效率;（2）采用混合熔盐体系CaCl2＋A,可较大幅度降低电解温度和熔盐电阻,从而提高电流效率;（3）可通过选择适宜的真空度、熔盐体系、电极间距、电流密度,保持规整的电解槽内型,使用纯度较高的熔盐和TiO2原料等提高电流效率。     

CaCl_2-CaF_2熔盐的CaO溶解度及吸水性能研究

采用不同真空脱水工艺制备了CaCl_2-CaF_2熔盐,对CaO在熔盐中的溶解度和熔盐吸水性能进行了研究。结果表明,随着熔盐脱水温度的升高、脱水时间的增加,熔盐中H_2O、CaO的含量逐渐降低,且表现出相同的变化趋势;熔盐中CaO的溶解度随着熔盐温度、溶解时间的增加逐渐增加,CaO在不同脱水工艺制备的熔盐中的溶解度有所差异,随着熔盐中H_2O含量的增加,CaO的溶解度逐渐降低;不同脱水工艺制备的熔盐表现出不同的吸水性能,熔盐中H_2O含量越低,吸水性能越强。     

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,...     

CaCl_2-Ca-CeO_2熔盐体系中搅拌桨结构的优化

金属钙在真空环境下熔融CaCl_2体系中还原CeO_2可制备纯度99%的金属铈,研究该反应过程的多相流体行为可为体系结构与工艺参数优化提供方法。以CaCl_2-Ca-CeO_2熔盐体系为研究对象,研究并建立搅拌功率密度与搅拌桨桨径比之间的关系模型,同时建立熔盐搅拌体系的多相流体模型,分别对多种双搅拌桨模式、三搅拌桨模式的熔盐多相流场进行了计算,优化得到一种最优的搅拌桨结构,为工业制备高纯铈提供技术支撑。     

熔盐法合成变色珠光片晶的工艺研究

以氯化钕(NdCl₃ ·6H₂O)和烧碱（NaOH）为原料,以硫酸盐为熔盐,采用熔盐法合成了片状钕系变色粉体,研究了合成温度、保温时间、熔盐用量和添加剂等对产物晶型和形貌的影响,并用电子显微镜与光学显微镜、X射线衍射分析及ICP等对合成产物进行了表征.研究结果表明:以Na₂SO₄-K₂SO₄混合硫酸盐为熔盐,熔盐与片状晶体的摩尔比为4:1,在900~1 200 ℃焙烧3 h能制备出化学成分为Nd₂O_3-x[SO₄]_x的钕系变色珠光片晶.该片晶具有良好的珠光效果和变色效应.      

Titanium powder prepared by magnesiothermic reduction of Ti2+ in molten salt

A process to produce titanium powder from Ti²⁺ in the molten salt was confirmed experimentally. It consists of two steps. In the first step, titanium (IV) chloride gas dissolves in the molten salt as the titanium (II) chloride by reacting chemically with the metallic titanium or magnesium. In the second step, this molten salt is exposed to the metallic reductant Mg for the final reduction to the metallic Ti powder. Experimentally, the feed of TiCl₄ gas and the subsequent reaction with Ti prepared the molten salt containing 5 to 10 mass pct Ti²⁺. By Mg reduction of this salt, the well-isolated fine Ti particles were recovered. The powder morphology and particle size depended on the Ti²⁺ concentration, reduction temperature, time, and concentration of the by-product MgCl₂. The stirring by argon gas bubbling effectively grew the fine and round particles to a few tens of microns in size.     

流水线镁电解熔盐体系密度的研究

利用阿基米德方法研究流水线镁电解熔盐体系密度, 旨在确定适合于流水线镁电解熔盐的较优控制参数, 为生产提供指导, 为同行提供理论参考.研究结果表明:在MgCl₂-KCl-NaCl熔盐体系中, 随着氯化镁的浓度增加, 熔盐的密度增大; 随着氯化钾浓度的增加, 熔盐的密度减小; 随着氯化钠浓度的增加, 高钾含量的熔盐密度增大, 高镁含量的熔盐密度减小.当体系中出现KMgCl₃时, 熔盐的密度急剧增大; 当体系中出现K₂MgCl₄时, 熔盐的密度急剧减小.在生产中, 熔盐组分较优控制范围为: W_KCl: 50 %~70 %, W_NaCl: 18 %~23 %, W_MgCl2: 12 %~18 %; 熔盐温度较优控制范围为: 680~700 ℃.      

Visualization of TiO2 Reduction Behavior in Molten Salt Electrolysis

Metallurgical and Materials Transactions B - An in situ observation technique of the TiO2 interfacial behavior in molten LiCl-KCl electrolysis was developed. The variation of the thin TiO2...     

NaCl-CaCl2-CaWO4熔盐体系电导率的研究

电导率作为一个重要的物理化学参数,对熔盐电解选择最佳电解质及电解温度等具有重要指导意义,通过对熔盐电导率的研究,可以间接地了解熔盐体系的离子结构.因此,关于NaCl-CaCl₂-CaWO₄ 熔盐体系导电性质的研究,对深入研究其电解机理则凸显重要,实验采用 CVCC 法测定 NaCl-CaCl₂- CaWO₄ 熔盐体系的电导率,并通过正交试验分析,研究该体系电导率与温度和熔盐组成摩尔比的关系.结果表明:升高温度或是增大 NaCl 对 CaCl₂ 的摩尔比,均能提高体系电导率,而组分摩尔比是影响体系电导率的主要因素,当 n（NaCl）∶n（CaCl₂）为 1∶1 时,即体系最低共熔点附近出现了电导率的最低值,并随着 NaCl 或 CaCl₂ 的增加,电导率也增加.      

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。      

CaCl2-CaF2-CaO熔盐体系的粘度研究

利用钙热还原反应冶炼钛、锆、铈等稀有金属时,熔盐黏度增大往往导致搅拌困难、耗能增大、甚至反应减缓等问题。为探明影响CaCl_2熔盐黏度的因素,采用旋转柱体法测定了在1 073～1 373K不同成分熔盐黏度随温度变化的情况,根据试验结果绘制了CaCl_2、CaCl_2-CaF_2、CaCl_2-CaO和CaCl_2-CaF_2-CaO四种熔盐体系的黏度—温度曲线。结果表明,在测试温度范围内,熔盐黏度大多在2.0～10.0mPa·s,四种熔盐体系的黏度都随温度的降低而增大;同样温度条件下加入CaF_2后使熔盐黏度减小,加入CaO使熔盐黏度增大。     

熔盐电解法制备铝钙合金中的反电动势

研究了在CaCl2-CaF2纯钙盐体系中下沉式铝液槽结构熔盐电解法生产Al-Ca合金新工艺,采用连续脉冲-示波器法测定电解过程的反电动势,研究了在实验室条件下电解温度、电流密度、电解时问和极距对熔盐电解法制取铝钙合金的反电动势的影响.用熔盐电解法并采用铝阴极生产Al-Ca合金比对掺法更加节省电能,降低了Al-Ca合金的生产成本,是一种有经济价值的生产方法,有很好的发展前景.     

TiO2和CaO对无氟保护渣流变特性的影响

采用改造后可变转速的粘度仪测定了不同氧化物和温度对高速连铸无氟保护渣流变特性的影响,并确定了不同条件下保护渣本构方程的形式(即修正后的本构方程).在实验温度条件下,保护渣为牛顿流体;加入CaO后,保护渣的表观粘度显著增加,为非牛顿流体;加入氧化物TiO2后,保护渣的表观粘度略微增加;当氧化物(TiO2 或CaO)的加入量达到一定后,保护渣为非牛顿流体.实验结果为深入研究无氟保护渣提供了新的思路和方法.     

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。     

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。