废铅酸蓄电池胶泥低温钠熔盐还原熔炼新工艺

提出了一种废铅酸蓄电池胶泥低温钠熔盐还原熔炼的新工艺,该工艺以NaOH-Na_2CO_3熔盐体系作为反应介质,含铅次氧化锌作固硫剂,焦粉作还原剂,在800~900℃的温度下,还原熔炼废铅酸蓄电池胶泥生产粗铅,硫酸根被还原转化为硫化锌。在理论分析的基础上,考察了各种因素对金属铅直收率和ZnO固硫率的影响。结果表明,在熔炼温度850℃、W_(熔盐)/W_(固体物)=2.5(W代表质量)、W_(NaOH)/W_(Na_2CO_3)=3.5、W_(ZnO)/W_(理论量)=1.0、反应时间1 h、W_(焦粉)/W_(胶泥)=10%优化条件下,铅直收率高达98.59%,粗铅品位98.83%,ZnO固硫率93.44%。新工艺具有低温、低碳、低耗、高效、清洁和过程简单等优点,对废铅酸蓄电池胶泥、铅烟尘等再生铅原料以及含铅次氧化锌烟尘的清洁循环利用具有重要意义。     

脆硫锑铅矿的低温熔盐冶炼工艺及机制研究

研究了以ZnO为固硫剂，碳粉为还原剂，Na₂CO₃、NaCl混合物熔盐为熔炼介质，对脆硫锑铅矿进行固硫还原反应制备锑铅合金，并探讨了冶炼机制。结果表明：在900～1 000℃下，固硫还原反应可以进行；熔渣中有ZnS生成，起到了固硫作用；在熔炼温度900℃、熔炼时间90 min、ZnO用量为矿石质量1.05倍、碳粉用量为矿石质量0.3倍、熔盐为反应物总质量3倍、熔盐组成为Na₂CO₃和NaCl质量比6∶4条件下，锑铅合金直收率达79%,其中锑质量分数为42%,铅质量分数为46%;该法可将矿石中的S元素以ZnS形式固定，避免了含硫废气的排放，且作为熔盐的Na₂CO₃和NaCl可再次回收，有利于实现环境友好和资源回收利用。     

Na_2CO_3-NaCl-C-PbSO_4-CuO体系热力学分析及应用研究

对Na_2CO_3-NaCl-C-PbSO_4-CuO低温熔盐炼铅体系进行热力学分析,绘制了600~1 200K时体系中主要反应的ΔGθT—T图。结果表明,在600~1 200K范围内,PbSO_4可以被还原成金属Pb,硫能够固定在CuS中,钠盐可转变成Na_2CO_3形态存在,且在1 123K时,体系中的稳定物相以金属Pb、CuS和Na_2CO_3为主。提出了Na_2CO_3-NaCl-C-PbSO_4-CuO低温熔盐炼铅新工艺。在1 153K下,以废铅酸蓄电池胶泥为原料、Na_2CO_3-NaCl为熔剂、CuO为固硫剂、焦粉为还原剂,进行了验证试验。产出的粗铅品位98.10%,铅直收率93.27%,铅的总回收率99.25%,93.81%的硫以CuS形式被固定在渣中,过程无SO2气体产生,与热力学分析结果相符合。     

辉锑矿锌源固硫直接炼锑反应机理研究

研究了硫化锑与氧化锌在Na_2CO_3-NaCl熔盐体系中的还原固硫直接炼锑反应机理。热力学计算表明,硫化锑与氧化锌的还原固硫反应在400℃以上可自发进行,在熔体中x(Sb_2S_3)和x(ZnO)都降至0.000 1时,碳气化反应的CO%也可满足还原所需的平衡气氛要求。在Sb_2S_3-ZnO-C体系中,硫化锑还原固硫反应分两步进行:Sb_2S_3首先与ZnO发生交互反应生成Sb_2O_3和ZnS,Sb_2O_3再被还原剂C或CO还原成Sb,从而以ZnS形式实现固硫。     

Na_2CO_3和GdPO_4固态反应中的某些相关系

在本工作中进一步研究了在第14次稀土研究会议上报导过的 Na_2CO_3和 GdPO_4的固态反应,以查明X—相的本质。该相是在700℃～900℃温度下和Na_3Cd(PO_4)_2及 Gd_3PO_4一起形成的。在较高温度下,考察了这些反应,表明在1100℃有可能得到更多晶     

Na_2CO_3/ZnO复合添加对BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)质子导体陶瓷的影响

拟通过添加ZnO和Na_2CO_3来提高钇掺杂锆铈酸钡质子导体陶瓷的烧结性能和电导率,采用机械球磨混合结合高温常压烧结工艺制备了ZnO/Na_2CO_3复合的BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)质子导体陶瓷。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和电化学阻抗谱(EIS)对烧结陶瓷的物相、微观形貌、化学成分和电导率进行了测试表征。XRD结果显示ZnO/Na_2CO_3复合并没有改变BZCY的晶型。当烧结温度为1550℃保温6 h时,BZCY陶瓷的致密度和线性收缩率最大,分别达到96.15%和12.44%;添加1%ZnO(摩尔分数)后,烧结温度可降低至1350℃,陶瓷的致密度和线性收缩率分别达到96.87%和16.11%,可见,ZnO的添加可以大大提高BZCY的烧结性能。当添加10%(摩尔分数)Na_2CO_3后,陶瓷的晶粒尺寸约5～10μm,且没有引起BZCY的致密度和线性收缩率的显著降低。700℃时BZCY-1%ZnO-10%Na_2CO_3陶瓷的电导率可达1.225×10~(-2)S·cm~(-1),而未添加Na_2CO_3的BZCY陶瓷的电导率仅为4.511×10~(-3) S·cm~(-1),电导率提高了约2.7倍,添加Na_2CO_3显著提高了BZCY-1%ZnO陶瓷的电导率。     

PbSO4-ZnO-C体系在Na2CO3熔盐中的反应行为

考察了PbSO4-ZnO-C体系中各组分在Na2CO3熔盐中的反应行为,揭示了PbSO4固硫还原炼铅的反应机理。结果表明：在873~1 123 K的温度范围内,PbSO4首先和Na2CO3反应生成PbO和Na2SO4,PbO和Na2SO4再分别被还原成金属Pb和Na2S;温度大于1 123 K时,Na2S和ZnO反应生成ZnS和Na2O,Na2O再和CO2反应生成Na2CO3。Na2CO3在PbSO4-C-ZnO固硫还原熔炼体系中不仅是充当反应介质,改善反应体系的传热、传质和动量传递效果,同时也是主要反应物之一;ZnO在反应过程中不仅是固硫剂,同时也是Na2CO3熔盐的再生剂。     

LiF-[CaF2/YbF3]熔盐体系热物性研究

以热分析数据为基础,采用外推切线法分析和确定LiF-CaF2及LiF-YbF3熔盐体系的共晶点成分,试验测定体系的热导率和热膨胀系数随温度的变化规律,并与预测模型计算结果进行了对比。结果表明,LiF-22%CaF2及LiF-21%YbF3（摩尔比）的体系更接近共晶成分点;两个共晶体系热导率在950~1 200 K内随温度的升高而降低,模型估算结果为线性变化,试验值为非线性变化,模型估测值在液态时与试验值符合较好;同时,体系热膨胀系数在低于熔点的固态时随温度的升高而上升,达到熔点后开始下降,完全融化的液态熔盐热膨胀系数近似为线性减少。     

冰晶石-月壤熔盐体系初晶温度的研究

冰晶石熔盐电解法可实现月壤原位利用制备金属和氧气,研究冰晶石-月壤熔盐体系的初晶温度对电解槽稳定运行具有重要意义。本文以火山渣和玄武岩复配的NEU-1月壤仿真样为原料,与冰晶石、CaF₂混合配置电解质,将其作为待测试样,利用差热分析法测量了不同月壤仿真样添加量、不同分子比的冰晶石熔盐体系的初晶温度。结果表明,当分子比为2.2时,随着月壤仿真样添加量从0%增加至24%,冰晶石熔盐体系的初晶温度从974.9℃降低至932.0℃;每添加1%的月壤仿真样,冰晶石熔盐体系的初晶温度降低约1.79℃;当月壤仿真样添加量为8%时,随着分子比从2.2升高至2.7,冰晶石熔盐体系的初晶温度从960.0℃升高至979.4℃。     

碱法处理含钛高炉渣的矿相变化及工艺条件探索

采用XRF、XRD和金相显微镜分析含钛高炉渣的化学成分、物相组成和矿物形态,发现渣中含钛量高达20%,主要矿物相为钙钛矿、透辉石和镁铝尖晶石,各物相结合紧密、分布均匀。将Na_2CO_3与含钛高炉渣进行高温混合焙烧,焙烧熟料用去离子水进行水浸处理,以实现对含钛高炉渣中Si、Al组分的提取,同时实现对Ti组分的富集,达到分离三种有价组分的目的。通过研究焙烧温度、碱渣质量比和焙烧时间对组分浸取率的影响以及焙烧过程中矿物相的变化,结果表明:在焙烧过程中镁铝尖晶石先于透辉石与助剂Na_2CO_3发生反应,而钙钛矿不与Na_2CO_3发生反应。优化的焙烧条件为:焙烧温度900℃,碱渣质量比为2∶1,焙烧反应时间180 min,此条件下SiO_2和Al_2O_3的提取率分别达到47.52%和82.97%。     

熔盐电解精炼铪

用含铪50％左右的熔炼喷溅物制铪氟酸钾电解质,对废铪料进行电解精炼。介绍了半封闭、半连续生产的电解槽。获得的铪粉经电子束提纯,可得符合原子能级标准的铪锭。     

氟盐体系中电解制取铝钪合金的研究

以２７Ｎａ３ＡｌＦ６ＬｉＦＳｃ２Ｏ３熔盐体系作为电解质，采用｛３，２｝单形重心正交试验设计研究了熔盐电解法制取铝钪合金的熔盐各组分对合金钪含量ηＳｃ及电流效率ηｉ的影响，给出了ηＳｃ及ηｉ与熔盐各组分的回归方程。     

Some Recent Advances in Molten Salt Electrolysis

The basic principles and the main applications of molten salt electrolysis for metal production are briefly outlined. The electrowinning of titanium, magnesium and aluminium is discussed in some detail. The development of a new process for the electrowinning of titanium is described. In magnesium electrolysis new cell designs have been introduced, including the use of bipolar electrodes. The search for inert electrodes for aluminium cells has been intensified.     

熔盐电解精炼锆的工艺研究

研究了不同配比的NaCl-K2ZrF6熔盐体系的熔点,K2ZrF6:NaCl=3:7的熔点较低为721℃.在此基础上,研究了熔盐配比、阴极电流密度、电解温度等因素对NaCl-K2ZrF6熔盐体系电解精炼电流效率的影响,结果表明阴极电流密度、电解温度均与电流效率成反比.采用XRD及元素含量分析等方法研究了电解精炼产品质量.较佳的工艺条件为K2ZrF6:NaCl为3:7(%,质量分数),温度800℃,阴极电流密度1 A·cm-2,在此条件下,电流效率可达84%以上.阴极锆为合格的工业级锫产品,产品中Fe,Ni,Cr,Mn等杂质分别由2700×10-6,540×10-6,350×10-6,400×10-6降低到30×10-6,10×10-6,18 ×10-6,100×10-6以下,产品纯度达到99%以上.     

氯化物熔盐电解槽结构优化

以电热场为基础进行了氯化物熔盐电解槽结构优化，以热平衡为前提得出的电流强度与阴阳极间距、阴极插入深度、阳极半径、阴极半径、电解质液面高度五个因素之间的关系，利用二次回归正交设计的方法，设计了不同的氯化物熔盐电解槽结构参数组合，得出了电流强度与各结构参数之间的无因次方程，优化设计了电流效率最高、能耗最低的电解槽模型。     

金属锂在LiCl-KCl熔盐体系中的溶解过程

利用等温饱和法研究了温度对金属锂在LiCl-KCl熔盐体系中溶解度的影响。采用W电极,利用电流反向计时电位法和方波电流法研究了电流密度、LiCl含量对金属锂在熔盐中溶解速率的影响,并研究了极化对金属锂溶解速率的影响。结果表明,金属锂在LiCl-KCl中的溶解度随温度的升高而增大,在熔盐中的溶解反应为吸热反应,金属锂的溶解速率不受电流密度的影响,随LiCl含量的增加先增大后减小,溶解速率受熔盐体系黏度的影响较大。极化对金属锂溶解没有影响,锂的溶解没有电化学特性。     

NaCl-KCl-NaF-SiO_2熔盐体系电沉积渗硅的研究

在KCl-NaCl-NaF-(SiO2)熔盐体系中,以钼为基体,以电沉积法得到的硅为硅源,在电沉积硅的同时进行渗硅,成功制备了Mo-MoSi2梯度材料。考察了电沉积给电方式、电流密度、温度、时间和脉冲形式对沉积扩散层表面形貌、相结构、断面厚度以及硅含量分布的影响。结果表明,脉冲给电比直流给电的沉积效果好。合适的脉冲沉积参数为:电流密度750~1 000A/cm2、温度800~850℃、t1/t2=0.7~1.5、沉积时间120~180min。     

熔盐电解制备金属钒

以氧化物为原料,采用熔盐电解的方法,制备了金属钒。研究了电解温度、电解电压、电解时间和阳极面积等参数对电解电流的影响规律。用扫描电镜、微区分析和X-射线表征了未完全还原及完全还原的试样的形貌、结构和组成。在850～900℃温度范围、2.9～3.0 V电压范围实验室规模上电解获得了金属钒。该方法具有温度低、流程短、设备简单,适合小规模化生产的优点。     

熔盐电解制备稀土铝合金的研究

铝中加入一定量的稀土金属后,铝合金的导电性、机械强度、耐腐蚀性和耐热性等方面都有明显的提高。稀土金属在铝合金中具有净化、细化和合金化效果。稀土铝合金因有上述的特点,而广泛地应用在电工铝的生产上。研究稀土铝合金的制取方法对稀土铝合金的广泛应用具有积极的推动作用。本实验使用熔盐电解法制备了稀土铝合金。     

熔盐电解法制备高纯铟

以还原ITO废料得到的铟锡合金为原料,氯化铟和氯化锌的混合盐为电解质,采用熔盐电解法经过两次电解,可以制备出纯度达到4N5的高纯铟,相对于湿法电解工艺,产率提高至少2倍,且工艺过程不产生废水。