电脱氧法工艺研究用熔盐电解材料

电脱氧法是在熔盐体系中由金属氧化物直接电解制备金属或合金的工艺。本文介绍了电脱氧法及其发展,并对电脱氧法中熔盐电解材料的特性及应用进行了详细阐述和比较。包括:Ti、刚玉、石墨、不锈钢等坩埚材料的选用;阳极材料和阴极材料的应用以及阴极制备方法的改进;CaCl2、K2TiF6等熔盐体系和导线材料的选择。

提高直接电脱氧法电流效率的研究进展

简要总结了国内外直接电脱氧法制备金属及合金的发展现状.从电解材料、阴极活性改进及阴极制备条件等方面详细阐述了提高直接电脱氧法电流效率的研究进展,展望了直接电脱氧法未来的研究方向和发展趋势.

熔盐电脱氧法制备ZrCr_2储氢合金的研究

以Zr O_2和Cr_2O_3混合物为原料,采用直接电脱氧法在Ca Cl2熔盐中制备出纯相的ZrCr_2储氢合金。研究了极片烧结温度、电解电压、熔盐温度、电解时间等工艺参数对电解过程的影响。采用XRD、SEM手段探讨了电解产物的组成与形貌;采用动电位扫描法结合热力学计算探讨了合金的生成机理;并利用粉末微电极循环伏安法测试了ZrCr_2合金的电化学性能。结果表明,Zr O2-Cr2O3极片在Ca Cl2熔盐中900℃、3.1 V电压下电解15 h可得到ZrCr_2合金。电脱氧过程中,Cr2O3首先还原为单质Cr,Zr O2或Ca Zr O3在单质Cr表面还原,形成ZrCr_2合金。所制备的ZrCr_2合金具有很好的电化学储氢性能。

熔盐电脱氧法制备金属间化合物研究进展

介绍了近年来采用熔盐电脱氧法制备各种特殊合金及金属间化合物的研究进展,并对各金属间化合物制备过程涉及的还原机理进行了总结,指出了目前该工艺在合金生产中的优势及存在的问题。

熔盐电脱氧法制备金属及合金的研究进展

熔盐电脱氧法具有能耗低、流程短、环境友好,是一种具有划时代意义的绿色生产金属及合金的新方法,其阴极还原机理是由直接电脱氧和钙的还原共同作用下的,符合金属/固体氧化物/溶盐三相反应界线动力学模型的还原过程,加入少量的CaO或金属钙将有利于还原的进行。阴极是电脱氧成功的关键,通常为保障一定的孔隙率和机械强度把球磨粒度控制在微米级,压制力度控制在10 ~ 5 Mpa之间,升高烧结温度,并在阴极中掺杂适量的造孔物质,会提高孔隙率、氧离子的扩散速度以及导电性。国内外的研究者利用此方法制备金属单质Cr、Si、Co、Ce及合金进行了许多的尝试并取得成功,其中年产吨级的钛已取得成功,现如今如何提高电流效率仍是未来研究的热点。

熔盐电脱氧法制备合金时物质间相互影响的研究进展

熔盐电脱氧法是一种高温下直接电解金属氧化物制备金属或合金的电化学方法,采用该方法制备合金时,物质间存在先后还原及相互影响。还原顺序主要取决于金属氧化物分解电压的大小,分解电压小的金属氧化物还原更容易,还原速率相对较快,更先完成还原;金属氧化物混合电解相对于各自单独电解的时间均相应缩短,说明在混合烧结、电解过程中物质间产生了相互影响,其相互影响主要有:混合烧结过程中试样的微观形貌(包括颗粒大小、颗粒形貌、试样孔隙率)相对于单独烧结发生改变,同时试样导电性提高;混合电解过程中先还原的金属提高了试样的导电性、降低了后还原金属氧化物的过电位及缩短了后还原金属氧化物的还原路径,掺杂的金属氧化物促进了钙钛矿化中间产物的还原。故今后的研究中应重点关注金属氧化物混合烧结过程中微观形貌变化、变化机制和对电解的影响,及先还原金属对后还原金属氧化物还原路径的影响,从而通过实验调控促进电解效率的提高。

熔盐电脱氧法还原UO2的研究进展

熔盐电脱氧技术在多种金属和合金的制备中具有广阔的应用前景,甚至已经实现了某些金属和合金的工业化生产。近年来,在乏燃料后处理领域,利用熔盐电脱氧技术处理氧化物乏燃料的观点得到广泛的关注。二氧化铀作为乏燃料的主要成分,其相关电脱氧研究对金属铀的回收再利用和能源的可持续发展具有重要意义。首先回顾了近年来关于二氧化铀的电脱氧机制的研究进展,为二氧化铀电脱氧工艺提供理论基础;再从二氧化铀电脱氧动力学方面分析了二氧化铀的电脱氧过程,为二氧化铀电脱氧工艺提供实验基础;并在以上基础上对二氧化铀电脱氧的工艺重难点进行了归纳总结,指出了高效电解还原二氧化铀所面临的主要问题,这包括:二氧化铀电脱氧中采用熔盐的选择、二氧化铀电脱氧中阴极块体的制备工艺以及二氧化铀电脱氧中阳极材料的选择等方面;基于熔盐电脱氧技术在多种氧化物电脱氧中的优良表现,最后对二氧化铀电脱氧的电脱氧机制和电脱氧工艺的发展表达了期盼,并对熔盐电解技术在乏燃料后处理中的应用进行了展望。

阴极结构对熔盐电脱氧法制备金属钛影响及杂质研究

在高纯氩气气氛下,在CaCl_(2)熔盐中电解高钛渣制备金属钛,研究了成型压力与阴极片孔隙率的关系以及对电解过程的影响,并采用XRD、SEM等分析手段对阴极片及电解后的物相和微观形貌结构进行表征。结果表明:成型压力对阴极片孔隙率有直接影响,随着成型压力升高,阴极孔隙率下降;阴极片的孔隙率直接影响电脱氧过程,适当的孔隙率有利于形成中间产物CaTiO_(3)和提高电还原速率。4 MPa压制的阴极1050℃烧结2 h,孔隙率为34.79%,电解12 h产物氧含量降低至1.75%,钛含量为95.72%,此时阴极片的电化学性能较好。

熔盐电解法制备钛铁合金的研究

采用熔盐电解法,在700℃的NaCl-CaCl2体系熔盐中制备了钛铁合金。结果表明,NaCl和CaCl2体系混合熔盐在700℃环境下具有较高的导电性能。从开始电解至7 h的时间段内,含铁量越低则电流越小;当达到7 h电解时间时,各个阴极片的三相晶体界面较为相似,电流约为0.3 A。

熔盐电脱氧含钛废渣制备金属钛

在CaCl^(2)熔盐电解质中,以含钛废渣为阴极,碳棒为阳极,采用熔盐电脱氧法制备金属钛。结合循环伏安法与SEM-EDS、XRD等分析手段,考查电解时间、槽电压对电脱氧效果的影响,并分析杂质行为。研究结果表明:延长电解时间,产物氧含量明显降低;电解初期,脱氧反应较为剧烈,电流急剧下降;电解3.5 h时开始析出金属Ti,6 h后产物颗粒粒度明显增大;电解12 h时,金属Ti质量分数达到94.23%,产物为金属Ti和微量TiO;当槽电压低于2.0 V时,电流较小,电脱氧效果不明显,产物主要为CaTiO_(3)和钛的低价氧化物;当槽电压升至2.8 V时,电流明显增加,电解4 h时开始析出金属Ti,电解15 h时,产物呈海绵形态,Ti质量分数达到97.79%,O质量分数降至0.71%,残留微量的Fe,Al和Si等杂质;电脱氧历程为:CaTiO_(3)→Ti_(2)O_(3)→TiO→Ti,部分杂质进入熔盐和生成氯化物挥发。

金属锆制备方法的研究进展

总结了国内外金属锆制备方法。传统方法包括金属热还原法、氢化脱氢法和电解法,但均存在成本高、污染大、操作复杂等问题。指出了直接电脱氧法是一种制备金属单质和合金的新方法,具有成本低、能耗少、污染小、工艺简单的特点,最有希望取代传统的金属锆制备方法。

Al_3Sc的FFC法制备和第一性原理计算研究

采用熔盐电脱氧法(FFC)制备Al3Sc,并应用以密度泛函理论为基础的平面波赝势方法,利用第一性原理的CASTEP软件包计算了Al3Sc的晶体结构和电子结构.结果表明:物质的量比为3∶1的Al2O3和Sc2O3混合阴极片,在700℃、3.2 V电解电压下,经20 h电解后完全形成Al3Sc.计算了Al3Sc的晶格常数a=0.411 nm,与XRD检测结果符合.