不同粘结剂基TiB_2-C复合阴极中碱金属的渗透迁移行为(英文)

在含K低温电解质熔体中,采用EDS及改进型电解膨胀率测试仪,分别研究电解过程中沥青、呋喃、酚醛、环氧基TiB2-C复合阴极中碱金属(K和Na)的渗透迁移路径。同时,计算并讨论相应的电解膨胀率、碱金属的扩散系数以及复合阴极的腐蚀率。结果表明:无论使用何种粘结剂,电解过程中,碱金属在阴极中表现出相似的渗透迁移路径:碱金属首先渗透进入阴极的孔隙当中,随后渗透进入粘结剂相中,随着电解的不断进行,最后渗透进入复合阴极的骨料相当中。渗透进入粘结剂相和炭质骨料相当中的K和Na均会引起复合阴极的电解膨胀,同时,K比Na有着更强的渗透力。树脂基复合阴极的电解膨胀率、碱金属在其中的扩散系数以及腐蚀率均小于沥青基复合阴极,即,树脂基复合阴极的抗碱金属渗透力强于沥青基复合阴极。而就树脂基TiB2-C复合阴极而言,酚醛基TiB2-C复合阴极的抗渗透力最强,碱金属在其中的渗透速率、扩散系数和相应的腐蚀率分别为4.72mm/h,2.24×10-5 cm2/s和2.31 mm/a.     

过热度和电流密度对半石墨质阴极低温电解膨胀性能的影响

采用改进型阴极电解膨胀率测试仪,研究低温电解质[K_3AlF_6/Na_3AlF_6]-AlF_3-Al_2O_3中电流密度和过热度对半石墨质阴极电解膨胀性能的影响,并对阴极的电解膨胀性能进行数值化表征.结果表明:金属K和Na由表及里渗透进入阴极内部;随着过热度和电流密度的增大,阴极电解膨胀率均呈增大趋势;当电解质过热度由10 ℃升高至50 ℃时,阴极电解膨胀率由1.41%增大至2.10%;随电流密度的增大阴极电解膨胀率呈现出不同的增幅;当电流密度小于0.4 A/cm~2或大于0.7 A/cm~2时,阴极电解膨胀率均明显增大;而当电流密度在0.4 A/cm~2到0.7 A/cm~2之间变化时,阴极电解膨胀率相对恒定、增幅最小;数学模型中引入的参数可用于表征阴极的电解膨胀及低温电解质中阴极抗K和Na渗透性能;低温电解时,降低熔体过热度、选择合适的阴极电流密度均可减小金属K和Na对阴极的破坏作用.     

铝电解过程中碱金属的电化学插层及渗透迁移行为

采用改进型阴极电解膨胀率测试仪,结合电解后试样剖面元素线扫描和面扫描(SEM)的结果,研究电解过程中碱金属K、Na在TiB2-C复合阴极中的渗透迁移行为;同时采用循环伏安法研究K、Na的电极电化学行为,结果表明:电解过程中,碱金属K、Na均渗透进入了阴极内部,K在阴极中的扩散系数及所引起的最大阴极电解膨胀率分别为2.86×10?5 cm2/s和1.35%,均高于Na的,说明K的渗透力强于Na的。碱金属K、Na在TiB2-C复合阴极中表现出了相似的渗透迁移路径,碱金属K、Na首先随电解质一同渗透进入阴极的孔隙当中,随后又渗透进入粘结剂结焦碳中,随着电解的进行,最终渗透进入阴极碳质骨料中,但K、Na不会渗透进入TiB2颗粒中。渗透进入粘结剂和碳质骨料中的K、Na均会引起阴极的电解膨胀,并随阴极中碱金属浓度的饱和而达到平衡。而对碱金属K、Na电极行为的研究表明:电解过程中,K、Na会在阴极表面共同析出,但在阳极过程中,与Na相比,C-K插层化合物所表现出的氧化电势更正,C-K插层化合物的稳定性更高,插入石墨层间形成插层化合物的K很难脱出,其对阴极的破坏力较Na的更强。     

基于改性沥青粘结剂的TiB2-C复合阴极抗碱金属渗透性能

以树脂(沥青、呋喃、酚醛)改性沥青为粘结剂制备了铝电解用TiB2-C复合阴极,考察其在[K3AlF6/Na3AlF6]-AlF3-Al2O3熔体中的低温电解膨胀性能;采用TGA对改性沥青的结焦过程动力学进行研究。结果表明,与原始沥青基TiB2-C复合阴极相比,改性沥青基TiB2-C复合阴极的低温电解膨胀率均有所降低。树脂(呋喃、酚醛、环氧)改性沥青基TiB2-C复合阴极的电解膨胀率分别为:1.61%、1.62%、1.68%,之间相差不大,与原始沥青基TiB2-C复合阴极相比,最大降幅达到了13.77%;粘结剂热解过程的表观活化能大小与复合阴极的电解膨胀率有关,活化能越高,其所对应复合阴极的电解膨胀率越低。呋喃、酚醛、环氧改性沥青粘结剂热解过程的表现活化能分别为:66.25kJ/mol,57.07kJ/mol和63.24kJ/mol,而未改性沥青热解过程的表观活化能仅为47.21kJ/mol,这正好解释了前述高温电解质熔体中阴极电解膨胀率的测试结果。     

低温铝电解质体系对炭块的电解膨胀性研究

通过实验研究,探讨了含K盐低温铝电解质体系对各种炭块的电解膨胀率的影响.实验证实:低温电解质体系会使GS-3半石墨质炭块的电解膨胀率(吸Na、K)上升4倍;而当采用石墨化炭块时,石墨化炭块具有较好的抗电解膨胀性,低温电解质体系下的石墨炭块电解膨胀率为0.47%,与工业电解质体系下的GS-3抉相当,能够满足低温铝电解的工艺要求;刨炉炭块的测试表明.当电解槽在现有电解质体系下运行一定时间、吸Na稳定后,转换到低温电解质体系,对电解膨胀率没有显著影响;当电解质体系中KF含量在2%以下时,KF对电解膨胀率的影响不显著;炭问糊的电解膨胀率与GS-3块相近.     

KF/LiF对铝电解阴极渗透的影响

碱金属和电解质的渗透是导致铝电解槽底部阴极炭块破损的主要原因。目前部分国产氧化铝的长期使用导致铝电解质中氟化锂、氟化钾含量偏高,从而造成电解工艺管理困难。本文研究了氟化钾和氟化锂对碱金属和电解质在工业铝电解所用半石墨化阴极中渗透行为的影响规律。结果表明:氟化钾对碱金属的渗透行为起到促进作用,氟化锂对碱金属的渗透行为起一定抑制作用。     

精铝电解槽温度沿熔体深度的分布

电解质液层中的温度分布特点,对于铝的电解精炼过程具有重要意义。因为温度梯度引起的电解质运动,影响到电极——电解质界面处的物质交换速度,进而影响到电极极化,还可能引起杂质从阳极合金向阴极铝转移。     

铝电解质对锂盐糊阳极湿润性的研究

本文研究了铝电解质对添加和不添加碳酸锂阳极糊烧结碳板的湿润性,研究结果表明,在非极化和碳板阳极极化条件下,铝电解质对添加碳酸锂碳板的湿润性都明显增大。这将有助于对盐阳极糊降低电解中阳极过电压的理解。     

改进的二硼化钛基惰性阴极耐蚀性的研究

用冷压烧结法制造了TiB2-MoSi2惰性阴极,得到致密的二硼化钛基惰性阴极试样。在电解实验后,通过对二硼化钛阴极的表面和剖面的电子显微分析,发现铝液对此种惰性阴极的湿润性好于电解质对惰性阴极的湿润性,避免了电解质与阴极表面的接触,发现惰性阴极的腐蚀为电解南对阴极晶界的腐蚀,测得腐蚀速度为2．22mm/a,证明其耐蚀性能良好。     

阴极改性对含钛废渣电脱氧过程的影响

以CaCl2为熔盐电解质,在900℃、3.1 V、电解9 h条件下,对含钛废渣进行熔盐电脱氧,利用泡沫镍包裹烧结片作为阴极,石墨棒为阳极,研究碳粉掺杂量对阴极微观形貌与电解效果的影响,并分析电脱氧历程.结果表明:烧结后阴极片孔隙率随着碳粉掺杂量的增加而增大,当碳粉掺杂量为5％时,阴极片孔隙率为44.33％,具有较好的电...     

Electrolytic properties and element migration in Ni-TiB_2/Al_2O_3composite cathode

With alumina sol as binder and Ni metal as sintering aids,the Ni-TiB_2/Al_2 O_3 composite cathode material for aluminum electrolysis was prepared by coldpressed sintering.The mechanical properties of the composite cathode material were measured.Its electrolytic properties were identified by a 20-A electrolysis test.Cathode samples before and after electrolysis test were measured by energy-dispersive spectroscopy(EDS).The migration behavior of various elements in the electrolysis process was studied by phase analysis.The result shows that Ni metal can effectively fill the gap between the aggregate during the sintering process,which can improve the sintering density of the composite cathode material significantly.The voltage of the 20-A electrolysis test is stable.The impurity of aluminum liquid is 0.42%.The aluminum liquid can wet the cathode surface effectively,and the Ni-TiB_2/Al_2 O_3 composite is an ideal wettable cathode material.In the process of electrolysis,the alkali elements in the electrolyte penetrate the electrode,where K goes deeper than Na.Al generated on the cathode surface will also penetrate the cathode through the gap of the composite material,while Ni in the electrode will spread into the aluminum liquid layer.     

Electrolytic preparation of Al-Ca master alloy on liquid Al cathode

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｓａｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｓｕｐｅｒ ｐｌａｓｔｉｃａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ ,Ａｌ Ｃａａｌｌｏｙｈａｓｎｏｔｏｎｌｙｇｏｏｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ,ｂｕｔａｌ ｓｏｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ ,ｇｏｏｄｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｓｔｒｏｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｆｏｒｍｅｄ .Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ａｌｏｔｏｆｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓｈａｖｅｄｅｖｏｔ ｅｄｔｏｔｈｅｒｅｓｅａ…     

铝电解质对TiB2镀层的渗透

采用熔盐体系在石墨基体上电沉积制备了TiB2镀层．将TiB2镀层和铝电解阴极碳块和石墨分别作为阴极，考察了Na和电解质对其渗透腐蚀．电解4h后，由酚酞试剂检测表明，Na对TiB2镀层的渗透深度为零，对阴极炭块的渗透深度为16mm，对石墨的渗透深度为4mm．电子探针的分析结果指出，Na和F元素渗透到石墨基体的量很少，元素Al相对较多，TiB2镀层阻碍了Na的产生并减缓了Na的渗透，但没有改变Na的渗透机理．同时。镀层与基体的结合力良好，Al对TiB2镀层的湿润性良好．     

高温高压法合成人造金刚石的电解提纯工艺研究

研究了一种提纯金刚石的电解液,详细阐明了电解液各组分和工艺条件对阴极增重量的影响及机制。实验结果表明:所得电解液的最佳配比和工艺条件是氯化铵15g/L,硼酸30g/L,柠檬酸25g/L,氯化钠15g/L,糖精钠10g/L,电流密度8A/dm2,pH值5。使用该电解液能有效降低电解成本,提高电解提纯效率。     

Fabrication and performance of La0.8Sr0.2MnO3/YSZ graded composite cathodes for SOFC

The performance of multi-layer (1-x)La0.8Sr0.2MnO3/xYSZ graded composite cathodes was studied as electrode materials for intermediate solid oxide fuel cells (SOFC). The thermal expansion coefficient, electrical conductivity, and electrochemical performance of multi-layer composite cathodes were investigated. The thermal expansion coefficient and electrical conductivity decreased with the increase in YSZ content. The (1-x)La0.8Sr0.2MnO3/xYSZ composite cathode greatly increased the length of the active triple phase boundary line (TPBL) among electrode, electrolyte, and gas phase, leading to a decrease in polarization resistance and an increase in polarization current density. The polarization current density of the triple-layer graded composite cathode (0.77 A/cm2) was the highest and that of the monolayer cathode (0.13 A/cm2) was the lowest. The polarization resistance (Rp) of the triple-layer graded composite cathode was only 0.182Ω·cm2 and that of the monolayer composite cathode was 0.323Ω·cm2. The power density of the triple-layer graded composite cathode was the highest and that of the monolayer composite cathode was the lowest. The triple-layer graded composite cathode had superior performance.     

CaWO4-NaCl-CaCl2体系熔盐电解制备钨粉的表征与电化学分析

通过熔盐电解法从CaWO4-NaCl-CaCl2体系制备出金属钨粉,采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对钨粉的形貌和相组成进行表征。在试验数据的基础上计算电流效率,通过分析电解过程中形成的中间产物,讨论电解过程中的电极反应,采用循环伏安法和方波伏安法分析体系的基本热力学性质。结果表明:在750℃、槽电压2.5 V下经5 h以上电解可制备出纯度达到99%、平均粒度低于2μm的金属钨粉,实验中的电流效率可达到80%;电解过程的电极反应不可逆,浓差极化是体系电解速率的主要阻力。     

Expanded Industrial Experiments of Free-alkali Recovery from Sodium Tungstate Solution by the Membrane Electrolysis Process

The technology of electrolysis with ion-exchange membrane has been widely applied in industry [11. The free-alkali recovery from sodiumtungstate solution by electyolysis with ion-exchange membrane has been stUdied in our laboratory. After success in exploratory test, furtherstudies were made on the anode of the electfolysis, the structUre of the electrolytic tank and theassemblage of the electfolytic cell, and someachievements have been obtained [2--4]. Basedon these results, the expanded exp…     

电解废旧铝合金回收铝的电流效率(英文)

研究在AlC13-NaCl熔融盐体系中进行电精炼废旧铝合金回收金属铝。以铝合金为阳极,通过直流电沉积在铜阴极上得到铝涂层。在170°C、电流密度100 mA/cm2下电解4 h,得到的沉积物铝的纯度大约为99.7%,电流效率为44%~64%,每千克铝消耗电能3~9 kW·h。探讨阴极电流密度、电解质成分和电解时间及温度等对铝沉积电流效率的影响。结果表明:在AlCl3和NaCl摩尔比为1.3~1.9时,AlCl3和NaCl摩尔比对电流效率的影响很小,升高电解温度有利于提高电流效率;但是延长电解时间或增大电流密度会导致电流效率降低。电流效率的降低主要是由于沉积的铝呈现枝状晶或粉化而易从阴极上脱落到电解质中所致。