铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极性能研究进展

NiFe2O4基金属陶瓷是最具应用前景的铝电解惰性阳极材料,国内外对其性能与制备技术进行了大量研究。评述了NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极烧结性能、高温导电性能、耐腐蚀性能、高温抗氧化及抗热震性能的最新研究进展及存在的主要问题,探讨了惰性阳极材料的未来研究重点及发展趋势。     

Zn靶与掺铝ZnO靶共溅射制备ZnO:Al薄膜及其性能

采用Zn靶和ZnO(掺2%Al2O3(质量分数))陶瓷靶在玻璃衬底上共溅射沉积Al掺杂ZnO薄膜,即ZnO:Al透明导电薄膜,研究Zn靶溅射功率(0～90 W)和衬底温度(室温、100℃和200℃)对薄膜结构、形貌、光学和电学性能的影响。结果表明:按双靶共溅射工艺制备的ZnO:Al薄膜的晶体结构均为六角纤锌矿结构,且随着Zn靶溅射功率的增加,薄膜的结晶质量呈现出先改善后变差的规律,薄膜中的载流子浓度逐渐升高,电阻率逐渐降低,而薄膜的光学性能受其影响不大;随着衬底温度的升高,薄膜的结晶性能得到改善,薄膜的可见光透过率增强,电阻率降低。     

La(Ⅲ)改性沸石脱除模拟硫酸锌溶液中氟离子的热力学和动力学（英文）

为了明确La(Ⅲ)改性沸石脱除模拟硫酸锌溶液中氟离子的机理,利用XRD、SEM和EDX对吸附剂进行表征,研究吸附剂用量和吸附时间对吸附过程的影响,采用吸附等温线与吸附动力学对吸附过程进行探究。结果表明,Langmuir吸附等温线模型更适合吸附过程;在303和313 K条件下,吸附剂的最大理论吸附容量分别为20.83和23.04 mg/g;Temkin和D-R吸附等温线模型证明氟离子脱除过程为物理吸附,且吸附过程遵从准二级动力学模型;同时,热力学计算结果(?G~Θ0 k J/mol,?H~Θ=8.28 k J/mol,?S~Θ=0.030 k J/(mol?K))说明La(Ⅲ)改性沸石脱除模拟硫酸锌溶液中氟离子是自发、吸热的物理过程;将La(Ⅲ)改性沸石应用在工业硫酸锌溶液中,用量为15 g/L时,氟离子浓度从98.05 mg/L降低至44.09 mg/L。     

光电化学冶金提取半导体元素——以碲为例

针对电化学冶金提取半导体元素存在的问题,提出采用光电化学冶金的方法来进行半导体元素的电化学沉积提取。结合半导体特性以及光电化学基本理论,阐述光电化学冶金的优势,并以碲提取为例验证光电化学冶金的优越性。结果表明:光电化学沉积过程中,半导体沉积物吸收能量大于其自身带隙宽度的光子后受激发产生光生电子-空穴对,光生电子从半导体流向电解液促进电化学还原,同时光生载流子可减小电阻率和能带弯曲,降低工作电极所分摊的电势差。与常规的电化学沉积相比,光电化学沉积可以强化电极过程、降低槽电压,以及提高沉积速率、电流效率和产能,具有良好的应用前景。最后指出光电化学冶金未来发展可能面临的问题,并对其内涵进行拓展。     

Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3-LiF-CaF_2-MgF_2熔体中Al_2O_3的溶解度

采用旋转刚玉片-氮氧分析法研究中熔体中K_3AlF_6、LiF和AlF_3含量对其Al_2O_3溶解度的影响,探讨熔体物相组成、温度及过热度对Al_2O_3溶解度的影响机制。结果表明:K_3AlF_6、LiF及AlF_3通过影响熔体物相组成对Al_2O_3溶解度产生影响;K_3AlF_6的添加有助于提高熔体Al_2O_3溶解度,但LiF和AlF_3的添加会对熔体Al_2O_3溶解度产生不利影响。在相同熔体温度条件下,与过热度相比较,K_3AlF_6对Al_2O_3溶解度的影响较大,且Al_2O_3溶解度随K_3AlF_6含量的增加而增加,且增加幅度分别为0.46%和0.16%;LiF含量的增加会使熔体Al_2O_3溶解度显著减低,降幅最高可达21.64%。在相同温度下,AlF_3对熔体Al_2O_3溶解度影响较小;但在相同过热度条件下,AlF_3含量的增加将明显降低Al_2O_3的溶解度,降幅最高可达8.20%。     

5kA惰性阳极铝电解槽槽膛内形及热平衡

以有限元软件ANSYS为开发平台,建立了5 kA惰性阳极铝电解槽槽膛内形及热平衡计算模型,计算了过热度和侧部炭块种类对槽膛内形的影响.过热度增大,结壳明显减薄.Si3N4/SiC侧部炭块比普通侧部炭块形成更厚的结壳,但采用普通侧部炭块也能够形成满足要求的结壳厚度,而且普通侧部炭块散热量更少,有利于实现热平衡.热平衡研究表明,采用无烟煤阴极炭块通过强化电流和加强保温可以实现热平衡,但在热平衡时底部等温线分布仍然不合理,石墨化阴极比普通阴极更难实现热平衡,但在热平衡时能够保证底部等温线的合理分布,热平衡时电流强度为6.4kA,极距为90mm,电解槽电压为7546mV.     

掺杂SnO2对NiFe2O4陶瓷电导率的影响

采用冷压—烧结粉末冶金技术制备了NiFe2O4陶瓷，并对其进行SnO2掺杂。对光谱纯石墨和所制备的试样进行的不同温度下电导率测试研究表明：用直流四端电极法改进的高温电导率测试仪测定结果重现性和准确性良好；NiFe2O4陶瓷材料的导电性能随着温度升高而提高，且呈现半导体材料特性；掺杂少量SnO2有利于降低材料的活化能，提高其电导率，而不影响陶瓷基体材料的半导体特性。     

350 kA预焙阳极铝电解槽磁场分布研究

使用有限元法建立了铝电解槽三维静电磁场耦合计算模型。该模型考虑了槽内导体、母线系统、铁磁材料及空气漏磁等因素对磁场解析的影响; 采用六面体单元对模型进行网格划分; 先求解得到电场结果, 再在该结果基础上采用常规标量法(GSP)分三步对磁场进行求解。以350 kA预焙阳极铝电解槽为例, 分别计算了同厂房中不同相邻槽数和不同的相邻厂房对磁场的影响情况, 发现上下游各选用3台相邻槽和两侧都有相邻厂房的设计较为合理, 并用在此条件下建立的模型计算并优化了该电解槽系列的电磁场分布情况, 得出垂直磁场范围在-2.87×10^-3 T至2.15×10^-3 T之间, 并与工厂实际测量得到的结果进行对比, 数值接近, 证明了模型和结果的合理性。     

Effect of Ni content on corrosion behavior of Ni/（10NiO-90NiFe2O4） cermet inert anode

Ni/（10NiO-90NiFe2O4） cermet inert anodes with metal Ni content of 0, 5, 10, 15 and 20 （mass fraction, %） were prepared and their corrosion behavior in Na3AlF6-Al2O3 melts was investigated in laboratory electrolysis tests. The results indicate that the content of metal Ni in anodes has little effect on the steady-state concentration of impurities Ni and Fe in electrolyte and the values range in （114-173）×10^-6 and （287-385）×10^-6, but the content of impurities in the metal aluminum manifolds. There is preferential corrosion for metal Ni in NiO-NiFe2O4 based cermet anodes. Considering the corrosion resistance and electrical conductivity, the cermet containing 5%Ni （mass fraction） behaves best among NiO-NiFe2O4 based cermet anodes studied, and should be further studied.