二氧化硅在真空低价法制备铝过程中的歧化行为研究

本文引入"物质吉布斯自由能函数法"讨论在低价氟化法制备铝过程中,二氧化硅在不同压力和温度下生成低价氧化硅及其分解的热力学条件并进行了实验验证.研究得出:在100kPa时,二氧化硅与还原剂碳反应在1937K以上才能生成低价氧化硅;而当系统残余压力在100Pa～10Pa内时,在1463K～1352K以上即可以生成低价氧化硅;体系压力在100Pa～10Pa范围内,即低价氧化硅歧化分解温度在1535K～1415K间进行.实验结论:采用真空碳热还原铝土矿实验,在系统压力为150Pa,反应温度为1450℃时,得到含硅为4.87%的金属铝,铝纯度达到95.13%.实验验证了理论研究的正确性,为生产工艺的研究提供了热力学理论依据和实验基础.     

三氧化二铝在低价化合物法制备铝过程中的歧化行为研究

利用"物质吉布斯自由焓函数法",讨论了不同压力下三氧化二铝生成低价一氧化铝及低价一氧化铝分解的热力学条件.研究得出:在100 kPa时,三氧化二铝与还原剂碳反应在3097.86 K以上才能生成低价一氧化铝;而当系统压力在100～10 Pa内时,温度在2372.07～2194.31 K以上就可以生成低价一氧化铝;在压力为105～10 Pa范围,温度在2544.02 K以下低价一氧化铝都可以进行歧化分解.     

真空下低价二氯化铝生成及其分解热力学简化研究

对不同压力下三氧化二铝与碳、氯化铝在低价氯化物法炼铝过程中生成低价二氯化铝及低价二氯化铝分解的热力学条件进行简化计算.研究得出:在100 kPa时,三氧化二铝与还原剂碳反应在1896 K以上才能生成低价二氯化铝;而当系统压力在100～10 Pa内时,温度在1294～1396 K以上就可以生成低价二氯化铝;在压力为105～10 Pa范围,1195～829 K以下都可以进行二氯化铝的岐化分解,而且温度降低,温度越低,歧化分解越容易进行,且简化计算与实验事实更接近.     

真空下低价氯化铝生成及其分解热力学简化研究

利用新的热力学研究方法一"物质吉布斯自由焓函数法"对不同压力下三氧化二铝生成低价一氯化铝及低价一氯化铝分解进行热力学条件的简化计算.研究得出:在100 kPa时,三氧化二铝在有还原剂碳存在下与三氯化铝反应需在2069.75 K以上才能生成低价一氯化铝,而当系统压力在100～10 Pa内时,温度在1294.49～1374.79 K以上就可以生成低价一氯化铝;在压力为105～10 Pa范围,1538.061～1049.311 K以下都可以进行一氯化铝的岐化分解,简化计算与实验事实更接近.     

无水氯化铝在真空条件下的升华研究

AlCl3作为Al2O3的真空热还原-氯化-歧化反应的氯化剂,需要通过控制其升华条件以控制其进入反应体系的速率.本文研究了无水AlCl3在真空条件下的升华规律.采用研究Al2O3的真空热还原-氯化-歧化反应的三段式实验炉,在不同的温度和时间条件下进行实验.研究表明:在抽真空的条件下,温度高于室温,AlCl3开始升华.50℃后,升华速率加快.130℃后,升华速率太快.合适的升华温度为80℃左右.研究发现:AlCl3不能升华完全,残余在10%以上.残余物为粉末状、非晶物,吸水性减弱,大部分可溶解于水中,铝含量为29.14%,高于无水AlCl3的铝含量(20.24%),应当为非晶氯化铝含有聚合氯化铝和铝.     

真空下从铝土矿中直接提取铝的研究

利用低价铝氟化物歧化反应分解可以得到金属铝的特性,用焦炭作还原剂,在真空条件下,从铝土矿中提取铝进行了实验研究。实验得到:残余压力300Pa以下时可以得到金属铝,温度在1300～1550℃范围内都可以得到金属铝。氧化铝的还原率随反应温度的升高而升高,当温度达1400℃时还原率达80%以上,当温度达1450℃时还原率超过81%。冷凝温度在700～830℃区间,金属铝颗粒直径达3～4mm。此工艺也可以用于从低品位含氧化铝原料中直接提取金属铝。     

低价硫化物法直接提取铝的热力学研究

本文利用铝的低价硫化物（AlS）在高温下存在，低温下不稳定容易分解得到金属铝的特性，从热力学角度引入“物质吉布斯自由能函数法”讨论在不同压力下，氧化铝、硫化亚铁与还原剂碳的反应生成低价硫化物（AlS）的条件。研究表明在常压下反应在2480K以上发生；而在真空度（即残压）为300Pa-15Pa时，反应在1800K-1610K时就能进行，比常压下降低了680K-870K，同时用氧化铝、硫化亚铁与还原剂碳在真空炉内试验，验证了理论研究的正确性。为生产工艺的研究提供了热力学理论依据和试验基础。     

SiO2/Al2O3复合包覆TiH2颗粒的制备及释氢性能的研究

采用非均匀成核法,通过控制滴加反应物的速度、pH值等,实现SiO2和Al2O3在TiH2颗粒表面形核,制备包覆有SiO2和Al2O3的复合型TiH2发泡剂.观察了包覆层形貌,进行了释氢试验.实验结果表明:SiO2/Al2O3包覆层平滑、分布均匀,形成内松外紧的结构,使得释氢时间达到120s.     

SiO2/CeF3复合薄膜的电致发光

采用真空电子束蒸发气相沉积技术在重掺杂n型硅衬底上制备了SiO₂/CeF₃复合薄膜电致发光器件。对器件中各膜层的微观结构和成分进行了表征,并研究了器件的电致发光特性。结果表明：器件在正反接时的电致发光光谱存在明显差异,相应的伏安特性曲线不对称。器件正接时,电致发光光谱在504 nm(绿光区)处和680 nm(红光区)处各出现一个发光峰;反接时,电致发光光谱除了在684 nm(红光区)处出现一个较弱的发光峰外,在434 nm处还出现了一个很强的蓝色发光峰。     

氧化铝真空碳热还原—氯化法炼铝的工艺研究

本文采用金属铝直收率、物料失重率、X射线衍射与扫描电子显微镜、能谱仪等手段与方法,研究了真空条件下氧化铝碳热还原温度、氯化铝升华速率、物料配比、碳热与氯化时间以及添加剂对氧化铝碳热还原-氯化法炼铝工艺的影响。研究结果表明,在50~100 Pa时,碳热还原及氯化温度不高于1763 K,控制无水氯化铝升华速率在0.32 g/min以下,石墨还原剂与氧化铝摩尔比为3∶1,碳热还原时间为40 min,碳热-氯化时间为40~50 min,物料不熔融、氯化铝升华孔不堵塞将有利于碳热-氯化过程的顺利进行。在1713~1723 K时,石墨与氧化铝摩尔比为4∶1,添加10.0%Fe2O3后,金属铝直收率达72.09%;1753~1763 K时,添加2.5%~15.0%SiO2后,金属铝直收率与物料失重率均明显低于不添加者,对该法炼铝过程不利;1753~1763 K时,石墨与氧化铝摩尔比为4∶1,添加10.0%TiO2后,金属铝直收率达82.38%,该金属铝的纯度达94.67%以上。此研究为真空碳热-氯化法从铝土矿中提取金属铝工艺提供了很好的实验依据。     

氧化镁真空碳热还原法炼镁的工艺研究

采用物料失重率、金属Mg还原率、X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)等手段与方法,研究了真空条件下氧化镁碳热还原温度、物料造球成型压力、物料配比、碳热还原保温时间以及催化剂对氧化镁碳热还原法炼镁工艺的影响。研究结果表明,在30~100 Pa时,碳热还原温度高于1553 K,控制物料压块压力为8 MPa,此时物料失重率最大,最有利于氧化镁的还原。随着焦煤还原剂与氧化镁摩尔比以及碳热还原时间的增加,碳热还原反应速率加大,还原率提高,但是变化效果不明显,加入氟盐CaF2后,物料失重率明显提高,添加CaF2的质量超过物料总质量的3%时,物料失重率超过95%,还原率也相应大幅提高。因此,选择适当的焦煤还原剂与氧化镁摩尔比值以及碳热还原时间,添加超过3%CaF2,将有利于该法炼镁过程的顺利进行与金属Mg还原率的提高。此研究为真空碳热法从氧化镁中提取金属Mg工艺提供了很好的实验依据。     

废铝合金真空蒸馏脱锌的研究

首先分析了用真空蒸馏的方法脱除废铝合金中金属Zn的可行性。对二种含Zn质量分数为10%,12.25%的废铝合金进行了真空蒸馏脱除锌的实验。最终的实验结果与理论分析是紧密一致的。本文利用真空蒸馏法脱除含锌废铝中的金属Zn,解决了废铝脱锌难的问题,且对环境友好,不会造成二次污染。     

真空碳热还原法炼铝的研究进展

综述了目前氧化铝碳热还原法及碳热还原-卤化法炼铝的研究进展,重点总结了上述炼铝法的机理及研究现状,讨论了金属铝的制备方法及其影响因素,并指出了制约上述各炼铝法金属铝直收率提高的影响因素。结果表明:常压及真空直接碳热还原法炼铝过程,由于氧化铝碳热还原过程生成的碳化铝,导致碳化铝、氧化铝和金属铝三元系在高温下相互熔解,以致气相不能分离,致使铝的提取率较低,且难以与渣相分离。真空碳热还原-硫化法炼铝存在低价硫化铝歧解得到的产物金属铝与硫化铝(Al2S3)的分离困难,且硫化铝易吸水潮解,生成剧毒物质H2S,造成环境污染;真空碳热还原-氯化法炼铝,虽产物金属铝与冷凝物氯化铝易于分离,但该法存在氯化铝对设备的腐蚀及含六个结晶水的氯化铝脱水处理问题,若能克服上述问题,则该过程就存在连续化作业的可能;而真空碳热还原-氟化法炼铝过程存在机理研究不清及炉型结构设计不合理,从而导致产物金属铝的直收率不高。     

真空铝热还原LiAlO2制取金属锂的研究

真空金属热还原法是一种具有工业应用前景的炼锂方法。本文对常压下以工业碳酸锂、氧化铝和氧化钙为原料合成LiAlO2以及真空条件下铝热还原LiAlO2提取金属Li进行了实验研究。研究了不同煅烧条件对LiAlO2合成的影响以及不同还原条件对铝热还原制取金属锂过程的影响。结果表明:在制团压力50MPa、煅烧温度1073 K和煅烧时间120 min的条件下,碳酸锂的分解率为98.21%,煅烧产物为LiAlO2和CaO。在还原温度1423 K,时间180min,铝粉过量20%,物料粒度-75μm和制团压力为45MPa的条件下金属锂的还原率为95.50%,铝粉利用率为79.17%。还原渣主要成分为CaO.Al2O3和12CaO.7Al2O3,可用于溶出氧化铝。     

影响铝合金真空钎焊质量的关键因素

通过钎剂、钎料、真空度、工装夹具和钎焊工艺等对铝合金真空钎焊质量的影响实验研究,明确了这些关键因素的影响机理,归纳出了钎焊工艺设计的关键点。工作压强≤1×10-3Pa是铝真空钎焊的必要条件,尽可能减少工装的热容量是基本的设计原则。     

真空碳热还原氯化法从铝土矿炼铝

采用真空碳热还原氯化法从铝土矿炼铝，实验结果表明：用这种方法可以从铝土矿一步得到纯度为93．82％的金属铝，而铝土矿中的其他杂质与碳会发生反应，但因为这些杂质及其反应产物没有挥发性而留在反应残渣中，因此它们的存在对用该炼铝法所得到的铝的纯度不会有太大的影响。     

TiO_2真空碳热反应及可溶性TiO阳极电解过程研究

通过对TiO_2碳热还原进行热力学计算,得出真空碳热还原技术能降低反应温度。采用X射线衍射以及电阻测量装置考察了TiO_2真空碳热还原过程,并将最终还原产物制备成可溶性TiO阳极进行电解。结果表明:在还原温度为1200℃,还原时间2 h,TiO_2与碳摩尔比为1:3的条件下,可以得到电阻率较低(小于0.03Ω·m)的低价氧化钛。整个还原过程TiO_2遵循逐级还原理论,反应产物会经历TiO_2→Ti_6O_(11)→Ti_4O_7→Ti_3O_5→Ti_2O_3→TiO的还原过程。最终将还原产物TiO与C混合制备成阳极,石墨为阴极时,850℃在CaCl_2-KCl熔盐体系中电解2 h后可生成TiC;相同实验条件下,TiO与C按配比压制成阳极,铁为阴极,中间以泡沫陶瓷材料相隔,产物则为金属钛及钛铁合金。