固体透氧膜法制备金属Ta

利用固体透氧膜(SOM)法进行了从Ta2O5中提取金属Ta的实验．在1150℃,外加直流电解电压3．2 V下, 以55．5％MgF2-44．5％CaF2的熔盐体系为介质,阴极为经过预烧成型的Ta2O5,阳极为氧化锆管内的碳饱和铜液．测试结果显示:Ta2O5阴极中氧含量大大降低甚至消失,Ta2O5还原为金属Ta．

利用固体透氧膜提取海绵钛的新技术

对克劳尔法、电解四氯化钛法等海绵钛传统生产方法以及在熔融CaCl2 中直接电解还原二氧化钛制取钛的新工艺进行了总结和分析。针对这些方法中存在的不足 ,提出了一种利用固体透氧膜技术直接从含钛氧化物矿制备海绵钛的连续、低成本、无污染的绿色冶金新工艺。

固体透氧膜法制备金属铌

采用固体透氧膜(SOM)法直接电解还原Nb2O5制备金属Nb。在CaCl2熔盐体系中,电解电压控制为3.2 V,以经过1 200℃预烧4 h成型的Nb2O5为阴极,氧化锆管内碳饱和的液态铜合金为阳极。研究电解时间分别为0.5、1、2和4 h以及不同温度下电解的特征规律和不同电解温度对阴极产物微结构的影响。结果表明:随着电解的进行,Nb2O5首先转变为Nb的一系列低价氧化物,进而才被还原成金属Nb;且随着实验温度的升高,电解速度相应加快,金属铌颗粒尺寸增大。与FFC法相比,SOM法具有更高的电解效率,1 150℃下的电解效率可达81.7%。

固体透氧膜法与熔盐电解法制备金属铬的对比

利用固体透氧膜(SOM)法电解Cr_2O_3制取了金属铬并与熔盐电解(FFC)法进行了对比.SEM、EDX和XRD分析表明:SOM法电解2h,Cr_2O_3阴极片完全被还原成金属Cr,电流效率为83%,电流密度为0.35A/cm^2;FFC法电解6h,Cr_2O_3阴极片只有外层被还原成金属Cr,内层为未还原物相,其电流效率为22%;分析两种方法电流随时间变化的规律表明,SOM法电解速度快、电流效率高、电流密度大、无副反应发生.

氧化物直接制备储氢合金LaNi_(4.6)Si_(0.4)

采用La_2O_3,NiO和SiO_2为原料,采用固体透氧膜法(solid oxygen-ion membrane,缩写为SOM)直接制备三元储氢合金LaNi_(4.6)Si_(0.4)。分析La_2O_3-NiO-SiO_2烧结片的组成及CaCl_2熔盐中的侵蚀反应;结合电解中间产物的组成分析反应机理,并推导以电流表示的反应速率公式。结果表明:SOM法电解La_2O_3-NiO-SiO_2烧结片直接制备LaNi_(4.6)Si_(0.4)是可行的,产品呈一定程度的海绵状;烧结片组成为NiO,La_4Ni_3O_(10)和La_(10)(SiO_4)6O_3;电解机理为La_4Ni_3O_(10),La_(10)(SiO_4)6O_3与Cl-反应生成LaOCl和SiO_2,LaOCl,SiO_2与NiO电解出的Ni反应生成LaNi_(4.6)Si_(0.4);电解反应最合理的电压为3.5 V。

利用SOM法制备金属钽

在熔盐MgF2-CaF2中以预烧成型的Ta2O5为阴极,氧化钇稳定氧化锆管内的碳饱和铜液为阳极,利用固体透氧膜(SOM)法直接电解还原Ta2O5制备了金属钽。在3.5V电压下,研究了不同温度下阴极产物的形貌及其对脱氧的影响,分析了电流随时间变化的规律。结果表明:随着电解温度的升高,脱氧速度加快,金属钽颗粒尺寸明显增大,其形貌由海绵状向块状转变;当温度为1423K时,具有较好的金属钽制备效果。

含钛复合矿选择性提取制备钛合金

采用固体透氧膜(solid oxygen-ion membrane,SOM)熔盐电解法,对含钛复合矿直接脱氧并选择性提取钛合金.经过X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和能量分数X-射线(energy dispersive X-ray,EDX)分析,结果表明:从含钛高炉渣中可以直接提取出Ti5Si3合金粉末,并可有效去除金属杂质Ca,Mg,Al;从钛铁矿中可以直接提取出TiFex合金.最后,对电解脱氧过程进行讨论分析.

熔盐电解制备难熔金属及合金的回顾与展望

难熔金属及合金的制备一直以来是一个耗能、复杂且困难的冶金及材料制备过程。如何从复杂高熔点金属氧化物矿物中直接提取获得高价值金属及合金,是新时代冶金及金属材料制备领域的研究重点和难点之一。近年发展起来的新熔盐电脱氧技术,可望对这一困境带来解决途径。笔者对"传统"熔盐电解法制备难熔金属进行了回顾,分析其面临的难题;对Fray-Farthing-Chen(FFC)剑桥法为代表的新熔盐电脱氧方法进行介绍,并重点介绍和展望了本课题组改进的固体透氧膜(SOM)法在该领域的发展和前景。

SOM法电解过细高钛渣制备金属钛

为回收利用TiCl4生产过程中产生的过细高钛渣,在CaCl2熔盐中以预烧成形的过细高钛渣为阴极,采用固体透氧膜法(SOM法)直接电解制备金属钛,并研究了在1100℃、3.5 V电压下,高钛渣阴极的电脱氧历程和杂质的去除行为。结果表明:随着电解时间延长,阴极片逐渐收缩,孔隙率下降,颗粒尺寸增大,且电解6 h得到金属钛表明SOM法具自有较高的电流效率。过细高钛渣电脱氧历程为:TiO2→CaTiO3→Ca(Ti2O4)→TiO→Ti,而Al、Mn、Fe、Si等杂质通过电解得到相应单质且大部分进入CaCl2熔盐,少量残留经稀盐酸洗涤被去除。