TiCxO1-x 在450℃LiCl-KCl体系中的阳极电化学行为研究

采用化学、电化学—气相质谱分析联用等方法详细研究了TiCxO1-x固溶体在450℃LiCl-KCl熔盐体系中的阳极溶解行为和机理。研究结果表明,TiCxO1-x固溶体在450℃时具有优异的导电性能,与在750℃NaCl-KCl体系中相同,TiCxO1-x固溶体在LiCl-KCl体系450℃下可发生电化学溶解,Ti以低价钛离子的形式溶入熔盐中,同时C和O以CO的气体形式放出。     

熔盐电解制备钛锆合金及其反应过程研究

采用熔盐电解法由ZrO_2与TiO_2混合氧化物(Ti, Zr原子比为1∶ 1)一步制备出了TiZr合金, 并探讨了反应机制. 温度为900 ℃, CaCl_2熔盐中以烧结的ZrO_2与TiO_2混合氧化物为阴极,石墨棒为阳极, 3.1 V恒电压电解, 制备出了钛锆合金. 结果表明, 所得产物的组分与投料比例一致, 钛、锆为无限互溶的固溶体, 电解反应是由外向内进行的. 其合金化历程为: 部分ZrO_2先生成CaZrO_3, 然后继续脱氧还原为锆的低价氧化物直至还原为金属锆, 一旦有金属锆生成, TiO_2在金属锆上直接电解还原形成钛的低价氧化物, 直至生成金属钛后与锆形成固溶体; 其余ZrO_2, TiO_2先形成CaZr_mTi_nO_x, 然后直接脱氧还原为TiZr.     

钛合金阳极溶解过程的研究

本工作通过Ti-O、Ti-Al、Ti-Fe、Ti-V二元合金在NaCl-KCl熔盐体系中电化学阳极溶解行为的研究发现氧、钼、铁、钒诸元素对钛金属活度有着不同程度的影响,并用相状态的变化解释了这种影响的倾向和大小。最后还针对钛熔盐电解精炼制取纯钛粉工艺中所提出的问题,对纯钛、纯铁进行了阳极极化曲线测定。     

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。     

CaCl_2-NaCl熔盐对电解SiO_2制备Si纳米线的影响

采用熔盐电解法,以SiO_2粉末为阴极原料、等摩尔比的CaCl_2-NaCl混合熔盐为电解质、石墨棒为电解阳极,在700℃、1.8V槽电压下,经过5h电解后,制备得到数微米长、200nm宽的硅纳米线。讨论了电解质对阴极原料SiO_2的影响。在700℃的熔盐中浸泡2h后,原料物相并未改变,而微观形貌由最初的类球形颗粒转变成彼此相连的网状或泡沫状多孔体。SiO_2在电解过程中生成中间产物CaSiO_3,CaSiO_3进一步电解后,生成成了单质硅。     

熔盐电解法制备高钛铁合金

采用电化学还原法,温度为900℃,在CaCl2熔盐中以烧结的TiO2与钛铁矿混合物(Ti:Fe=1:1原子比)为阴极,石墨棒为阳极,制备出了高钛铁合金.探讨了混合物烧结后的相组成变化及高钛铁合金的合金化历程.实验结果表明,混合物烧结后,TiO2由锐钛矿结构转变为金红石结构,钛铁矿转化为热力学稳定的Fe2TiO5.钛铁矿的晶体结构由烧结前的三方晶系经950℃以上烧结后,转变为斜方晶系的Fe2TiO5.制备出的高钛铁中铁钛含量分别为:77.19％和9.68％(质量分数).其合金化历程为:TiO2先生成CaTiO3,然后继续脱氧还原为金属钛;钛铁矿优先还原出金属铁,然后与生成的金属钛发生合金化反应生成钛铁合金.表明熔盐电解nO2与钛铁矿的混合物是一条制备高钛铁合金的新途径.优化电解条件提高电流效率可进一步提高电解速度,得到质量更高的高钛铁合金.     

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。     

熔盐电解直接制备钛镍合金的研究

研究了利用熔盐电解法从金属氧化物中直接电解制备钛镍合金的可行性。在熔融CaCl2体系中,以二氧化钛和氧化镍的混合物为阴极,石墨为阳极,在电解温度900～1000℃,槽电压2.6～3.1V条件下进行电解,采用SEM,EDS,XRD等方法对电解还原产物进行了分析,结果表明二氧化钛和氧化镍被电解还原为钛镍合金,组成符合设计配比,并且沿直径方向合金成分均匀。     

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...     

熔盐电解氧化亚镍制备镍粉新工艺研究

提出了以NiO为原料经一步熔盐电解得到高纯镍粉新工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.在850℃的CaCl2熔盐中,以烧结后的NiO片作为阴极,高密度石墨棒作阳极,进行电解.记录电解过程中电流变化,利用X射线衍射仪分析电解产物的成分,并用扫描电子显微镜分析不同工艺条件下压片在烧结前、后和电解后的表面及断面形貌.研究了不同的压片压力、烧结温度、烧结时间等因素对阴极形貌及其对电脱氧反应的影响.结果表明采用熔盐电解NiO粉末直接制备金属Ni的最佳的工艺条件为:NiO粉末在10 MPa下压片,900℃烧结10 h后,在850℃的CaCl2熔盐中加3.2 V槽电压下电解约9 h.     

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。     

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%。     

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。     

氟化物体系熔盐电解制备YNi合金

以Y2O3为电解原料,以金属镍棒为自耗阴极、石墨板为阳极,在常规的石墨电解槽中采用氟化物体系熔盐电解法制备了YNi合金.研究了电解时间、电解温度、电解质组成、阴极电流密度等主要技术参数对电解过程的影响,并对所制备的钇镍合金进行了表征.结果表明,熔盐电解制备钇镍合金的较优工艺条件为:电解温度1000℃,电解质YF3与Li...     

钛的低成本电化学生产

最近 ,英国剑桥大学开发了一种低成本电化学生产钛的方法 ,可将金红石型的 Ti O2颗粒 ,在 95 0℃的熔盐中 ,几个小时内直接还原成多孔金属钛。钛颗粒尺寸约 12μm,有轻微烧结。相比之下 ,Kroll工艺是将 Ti O2 和碳在 5 0 0℃的氯气中反应 ,制取 Ti Cl4,然后再在真空中用镁将 Ti Cl4还原成海绵钛 ,整个工艺一次可生产 4t,要 1周时间。该电化学方法是在钛坩埚中 ,以熔融的Ca Cl2 作电解液、石墨作阳极电解生产钛。Ti O2 颗粒中的氧在石墨电极上与碳结合生成 CO2 。据报道 ,用该工艺 ,钛的成本可降低40 %。该工艺生产周期短 ,产品适于粉…     

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。      

熔盐电解直接制备钛铬合金的研究

在熔融CaCl2体系中,以二氧化钛和氧化铬的混合物为阴极,石墨为阳极,在电解温度900℃,槽电压2.8 V条件下进行电解,研究了熔盐电解金属氧化物直接制备钛铬合金的可行性。采用SEM,EDS,XRD等方法对电解还原产物进行了分析,结果表明,二氧化钛和氧化铬的混合物被还原为TiCr2合金,组成符合设计配比。混合氧化物的还原经历了优先生成金属Cr到形成TiCr2的合金化历程。     

CaCl2-NaCl熔盐电解MnO2-Fe2O3制备FeMn4合金粉末

提出了以MnO2-Fe2O3为原料经一步熔盐电解得到FeMn4粉末工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.采用850℃的NaCl-CaCl2混合熔盐体系,以烧结后的MnO2-Fe2O3片作为阴极,高密度石墨碳棒作阳极,在一定槽电压下进行电解.记录电解过程中电流变化,利用X射线衍射仪分析电解产物的成分,扫描电子显微镜观察电解产物形貌,激光粒度分析仪测定粉末的粒度.研究了不同的烧结温度、电解电压、电解时间、粒度对电脱氧反应的影响.结果表明,采用熔盐电解固体MnO2-Fe2O3直接制备出高纯度的立方体晶格FeMn4粉末(平均粒径D50为16.95 μm),其适宜工艺条件为:球磨3 h(平均粒径D50为6.454 μm),成形压力20 MPa,烧结温度800℃,烧结时间5 h,3.20 V的槽电压、850℃的CaCl2-NaCl熔盐中电解18 h.     

阴极块烧结温度与电解钽粉氧含量的关系

试验以Ta2O5为原料,用水与Ta2O5以一定比例混合,采用粉浆浇铸成型,自然晾干24h,在马弗炉中分别以1000℃、1100℃、1200℃、1300℃烧结6h后制的阴极块为阴极,以石墨为阳极,无水CaCl2和NaCl混合熔盐为电解体系,在800℃的温度下,采用3．2V电解电压进行10h电解,制取钽粉。试验结果表明：采用1200℃烧结6h制备的阴极块电解效率最高,电解产物中的氧含量最低。     

钛制取工艺研究进展

系统地总结了目前国内外金属钛的制取方法,按照提取工艺和含钛原料的不同,将提取钛的方法分为热还原法和熔盐电解法。热还原法包括以TiCl4为原料的Kroll法、Hunter法、Armstrong法及EMR法,以TiO2为原料的OS法、PRP工艺和MHR法以及以钛酸盐为原料的热还原法,所采用的还原剂主要是液态或气态的活泼金属镁、钙、钠及其氢化物等。熔盐电解法包括TiCl4熔盐电解法,钛酸盐熔盐电解法以及以TiO2,TiO·mTiC或钛渣为原料的熔盐电解法,如FFC剑桥法、MER工艺、USTB法、QIT工艺、SOM法及离子液体电解法等;熔盐电解法所采用的电解质主要有NaCl,KCl,CaCl2以及这几种盐的混合物等。目前钛的工业化生产只有Kroll法和Hunter法,其他的热还原法由于产品不能满足要求且不能实现连续化等原因尚处于实验室研发阶段。FFC剑桥法直接以TiO2为原料进行熔盐电解获得金属钛,省去了TiCl4的生产步骤,缩短了提取钛的工艺流程,降低了能耗和成本,已成功开展了千克级的扩大化实验;离子液体电解法将二氧化钛的熔盐电解温度从近千度的高温降低至近室温,但因其较低的还原率和电流效率,该方法还有待进一步研究。因此,熔盐电解法将可能成为未来钛制取的发展方向而取代热还原法并由高温向低温方向发展。