熔盐电解

摘要： 月球是太空探测活动研究最多的星球,是外星资源利用和生命探索的研究对象,月壤中有丰富的长石、钛铁矿和克里普岩等,利用现有的冶金技术可从中提取金属和氧气.本文总结热还原、高温分解、熔盐电解、湿法冶金和生物冶金等技术处理月壤提取金属和制备氧气的研究进展,分析各种方法的优势和短处,总结了未来月球冶金需要解决的技术难题和发展方向.结合已有的工作,提出铝热还原-惰性阳极熔盐电解法,在氟化物熔盐中溶解月壤和金属铝,使二者在熔盐介质中进行还原反应,并用惰性阳极电解,从月壤中提取到金属和制备氧气.通过处理明尼苏达大学月壤仿真样MLS-1和东北大学月壤仿真样NEU-1,获得Al-Si-Ti-Fe合金、金属铝和氧气,验证了方法的可行性.

摘要： 采用高温熔盐电解法合成了MoS_(2),为了提高MoS_(2)对铀的吸附性能,以MoS_(2)为基底复合Mn_(2)O_(3)。MoS_(2)的片层结构有效地分散了Mn_(2)O_(3)的团聚,同时引进了亲铀氧基团。采用电子扫描显微镜及能谱(SEM&EDS)、X射线衍射仪(XRD)、Zeta电位仪等对Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)复合材料进行了表征,表征结果表明,高温结晶合成的Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)复合材料具有完整的微观形貌和稳定的晶体结构。通过静态吸附批实验探究了在不同变量下Mn_(2)O_(3)、MoS_(2)和Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)三个材料对溶液中铀的吸附效果,结果表明,Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)的吸附性能优于Mn_(2)O_(3)和MoS_(2),在pH=5.5时,吸附平衡时间为90 min,吸附动力学遵循准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)的单层饱和吸附容量为117.5 mg/g,在293.15~318.15 K的温度梯度中,升温有利于吸附进行。

摘要： 在常规铝电解槽上,通过采用高品质的原材辅料、优化工艺技术条件和精细化操作管理,进行熔盐电解生产3N精铝试验,并对试验存在的问题进行了探讨。试验结果表明,铝液中各杂质元素含量都有不同程度的下降,铝液达到了3N精铝的标准,说明采用熔盐电解法生产3N精铝是可行的。采用熔盐电解法生产3N精铝,生产成本较常规方法大幅降低。

摘要： 以LiCl为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,直接室温电沉积制备金属锂。研究了二元DMF-LiCl体系的基础物化性质,计算得到了不同LiCl浓度下体系的电导活化能和黏流活化能。采用循环伏安法研究了不同LiCl浓度电解质体系的电化学特性,得出金属锂的氧化还原电位(2.5 V和-2.9 V,vs.Ag/Ag^(+))和沉积锂最优LiCl浓度(0.7 mol/L),最优LiCl浓度下锂离子扩散系数为2.6×10^(-8)cm^(2)/s。采用恒电位沉积,在高纯锡阴极上成功获得锂镀层内部晶粒较为致密的金属锂沉积物,镀层主要含金属锂及Li-Sn合金。

摘要： 提出一种一步熔盐电化学方法,以超细二氧化硅和碳粉混合物为原料合成碳化硅纳米颗粒。通过X射线衍射、电子显微镜、拉曼光谱、光致发光光谱等系统研究电解合成过程及产物的物化特性。提出二氧化硅/碳粉在氯化钙熔盐中电解合成纳米碳化硅时存在化学/电化学复合、电化学脱氧和原位碳化的耦合反应机理。结果表明,所制备的碳化硅纳米颗粒的粒径集中分布在8~14 nm,并具有多晶结构。此外,由于协同的尺寸效应和微观结构特征,碳化硅纳米颗粒具有明显的光致发光特性。

摘要： 硬质合金在机械制造等领域应用广泛,产生的硬质合金废料逐年增加,对硬质合金废料进行回收有利于节约资源、保护环境。采用循环伏安技术考察NaCl⁃KCl⁃Na_(2)WO_(4)熔盐体系中W(Ⅵ)的电化学行为,利用扫描电镜及X射线衍射技术研究电解电压对硬质合金废料阳极溶解形貌及组织结构变化的影响。结果表明:W(Ⅵ)在NaCl⁃KCl⁃Na_(2)WO_(4)熔盐体系中的电化学还原过程是准可逆的,反应受扩散控制,750°C时扩散系数为6.252×10^(-5)cm^(2)·s^(-1)。随着电解电压的增大,硬质合金废料表面形貌由颗粒团絮多孔状转变为蜂窝状,随后表面出现黑色块状物质。通过控制电解电压可以选择性分离回收硬质合金废料中的钨、钴金属,硬质合金废料中的钛优先于钨溶解,增大电压,更换阴极电解可得到纯钨产品。

摘要： 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°C,电解质YF3与LiF质量比为85∶15,阴极电流密度为10.0 A/cm^(2),正常电解时电流效率约为72.8%;制备的钇镍合金中Y含量为52.6%,由YNi2相和YNi相组成,杂质含量低,满足稀土储氢合金对原料的使用要求。本文的研究为钇镍合金的规模化生产提供了切实可行的途径。

摘要： 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,发生两步电化学还原反应生成金属钛,即:Ti3++e-→Ti2+和Ti2++2e-→Ti.B单质则形成阳极泥,同时少量硼被反应器内残存的少量氧氧化为B2O3,随氩气挥发.电解结束后,在阴极表面得到均匀金属钛层.研究结果表明:TiB2是一种在NaCl-KCl熔盐中有希望的可溶性阳极,有望稳定地制备金属钛.

摘要： 利用500 A规模电解槽,在氟化锂-氟化镨钕-氟化铈熔盐体系中,以氧化铈与氧化镨钕混合物为电解原料,制备了不同金属配分的镨钕铈合金.研究了不同电解质组成、电解温度(980～1 060°C)以及加料速度对电解过程的影响.研究表明,电解质组成是控制合金中金属配分的关键因素,同时电解温度对金属配分的影响不大.但电解温度偏低或者加料速度偏慢会使电解质液面上升,导致“熔盐外溢”现象的发生.

摘要： 以CaCl2为熔盐电解质,在900°C、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％,具有较好的电化学活性,电解产物中Ti含量达到94.06％,颗粒尺寸均匀,呈海绵形态,与未添加碳粉相比,Ti含量增加了4.16％;当碳粉掺杂量达到10％时,阴极孔隙率增加至49.56％,颗粒间连接度降低,使得电化学活性下降,电脱氧效果明显变差.电解初期电流较高,25 min后迅速下降,并趋于稳定;掺杂适量碳粉有利于阴极电脱氧,脱氧历程为:CaTiO3→Ti2O3→TiO→TixO(x>1)→Ti.

摘要： 分别对SiO2、Al2O3、MgO、不锈钢以及Ni与TiCl2、TiCl3发生反应的自由能进行计算,并结合试验对适合钛熔盐电解精炼的坩埚进行了初步选择,结果表明:Al2O3、MgO会与熔盐中的TiCl2以及TiCl3发生反应,造成材料腐蚀以离子形式进入熔盐;不锈钢不与熔盐组份发生反应,但在熔盐中会发生原电池腐蚀,造成熔盐组份污染;经过熔盐预浸泡的石英作为熔盐坩埚可以获得具有较低的杂质含量的钛粉,但石英为脆性玻璃材料,机械强度较差,较难在大型电解槽中应用;纯镍不与熔盐发生化学作用,具有良好的化学稳定性,较适宜于作为熔盐电解精炼钛的坩埚材质,但寿命问题需要解决.

摘要： 分析了熔盐电解精炼金属铬原料的选择以及电解精炼过程中影响金属铬产品质量的各因素,从而为提高熔盐电解铬产品质量提供理论依据.熔盐电解精炼金属铬最佳条件:铬原料品位99级,电解质浓度控制在6％～7％、电解电压在0.40～0.45V、电解温度维持在700～800°C.

摘要： 熔盐电解法作为最有可能替代传统制钛的工艺,成为业界研究的热点.由于钛离子沉积行为直接决定钛产品结构特征,而产品结构特点又直接决定其应用领域.从钛离子的电化学行为、沉积过程和粒径及形貌特征三个方面全面的总结和分析钛离子的沉积行为.

摘要： 在NaCl-KCl熔盐体系中,以AlCl3作为氯化剂,通过液相反应将钛的氧化物氯化为TiCl3.对比TiO,Ti2O3,TiO2的氯化效果,并综合AlCl3与TiO,Ti2O3,TiO2反应热力学分析,较好的结果是对Ti2O3氯化为TiCl3.采用不同的电化学测试手段研究了Al(Ⅲ)与Ti(Ⅲ)在Mo电极上的合金化过程,采用共沉积法制备TiAl2、TiAl3合金.同时借助于XRD和SEM手段对合金进行了分析,说明通过熔盐电解可以直接制备Ti-Al合金.

摘要： 单质硅在材料、信息和能源领域中有着非常重要的应用，随着太阳能光伏产业的发展其需求不断扩大。目前生产粗硅的碳热还原法污染严重、能耗高，电解炼硅是可能取代碳热还原的低能耗低碳排放的一种炼硅方法。本文对熔盐电解法制硅的研究进行系统的评述，重点介绍了近年来发展的直接电解还原固态二氧化硅制硅新方法，对其研发前景进行了展望。

摘要： 从理论上分析了熔盐电解含钛复合矿物的可行性,计算了电解过程中相关反应的吉布斯自由能变化及各类氧化物在熔盐电解实验条件下的分解电压,讨论了可能存在的反应及其优先程度,分析了理论上电解可能得到的结果产物。结果表明:含钛复合矿物直接熔盐电解制备合金是可行的,电解产物理论上应为TixSiy,TiFe,SiFe或FexTiySiz,熔盐电解具有去除部分金属杂质的能力,理论计算和实验结果相符合。熔盐电解具有流程短、能耗低、污染小等特点,可望对困扰我国多年的攀枝花含钛高炉渣提钛技术以及钛矿资源的综合利用提出新的途径。

摘要： 提出了以固态金属氧化物混合物为原料经一步熔盐电解得到高纯度LaNi5的新工艺,具有工艺流程短、能耗低、无环境污染等特点。在CaCl2-NaCl熔盐中,以烧结后的氧化物片作阴极,高密度石墨棒作阳极,进行电解。利用x射线衍射仪分析电解产物的成分,探讨了制备Ni和上述两种贮氢合金的机理。结果表明,熔盐电解制备LaNi5的适宜条件为:NiO-La2O3(Ni:La=5:1)粉末在30 MPa下模压成型,850°C烧结5 h后,在850°C的CaCl2-NaCl混合熔盐中,3.1 V槽电压下电解36 h;该电解过程的中间产物为LaOCl,NiO和Ni。

摘要： 碳氧钛的电化学溶解性能对碳氧钛熔盐电解提取金属钛工艺具有重要的意义.通过利用XRD、POM、EDS等手段对碳氧钛微观结构及形貌进行分析,结合熔盐电化学测试与电解测试的方法,对碳氧钛在熔盐中的电化学溶解特性进行了研究.结果表明碳氧钛在电解过程中产生残炭,其原因为碳氧钛微观结构上C、O元素分布不均匀,残炭产生后覆盖在阳极表面,阻碍了碳氧钛与电解质的接触,限制了阳极的溶解.

摘要： 在熔盐电解还原制备金属钛的TiO2阴极制备时添加一定质量的CaCl2粉末,研究阴极烧结后的形貌与矿相结构以及CaCl2对TiO2熔盐电解还原制取金属钛的影响。结果表明:在"ri02阴极中添加Caa2可以使阴极晶粒大小与孔隙分布更加均匀,有利于TiO2电解还原,提高了电解电流效率。

摘要： 本文以Nb2O5粉末烧结片为阴极，以石墨坩埚为阳极，在CaCl2-NaCl熔盐电解质中对Nb2O5阴极进行电脱氧，制取金属铌。研究了Nb2O5粉末烧结阴极的制取以及在熔盐电解质中电脱氧Nb2O5的工艺。研究结果表明，在熔盐电解质中电脱氧是通过，熔盐电解质渗透到阴极片孔隙中，在氧化铌颗粒表面与氧化铌发生反应，首先生成CaNb2O6钙酸铌，然后氧被电离，并在石墨阳极坩埚上析出。研究表明电脱氧速度和电脱氧效率与电解质与氧化铌接触面大小和电解温度有关，渗透性好、孔隙度高即接触面大的阴极片和高的电解温度将有较高的电脱氧速度和效率。

摘要： 本发明一种实现稀土熔盐电极钨、钼阴极延寿的熔盐非电解渗局部处理方法，通过钛制防渗夹具保护非渗区域，而后在中性熔盐中对稀土金属电解用的钨、钼阴极材料进行高温扩散渗原位反应制备一层金属硅化物渗层，利用该渗层具有抗熔盐热腐蚀和抵御高温氧化的特性，实现有效抑制钨、钼阴极处于熔盐液面上部快速热腐蚀损伤，延长阴极使用寿命，这一熔盐渗硅防护技术具有操作简便、过程可控、成本低廉的优势。

摘要： 本发明一种实现稀土熔盐电极钨、钼阴极延寿的熔盐非电解渗局部处理方法，通过钛制防渗夹具保护非渗区域，而后在中性熔盐中对稀土金属电解用的钨、钼阴极材料进行高温扩散渗原位反应制备一层金属硅化物渗层，利用该渗层具有抗熔盐热腐蚀和抵御高温氧化的特性，实现有效抑制钨、钼阴极处于熔盐液面上部快速热腐蚀损伤，延长阴极使用寿命，这一熔盐渗硅防护技术具有操作简便、过程可控、成本低廉的优势。

摘要： 本发明提供了一种收集熔盐电解阴极产物的装置及熔盐电解系统。所述装置包括阴极产物聚集构件和阴极产物收集容器，阴极产物聚集构件包括设置在阴极下方的向下倾斜的溜槽和设置在该溜槽下端部下方的凹入部；阴极产物收集容器具有收集容器本体和连接件，收集容器本体放置于所述凹入部内以接收阴极产物，连接件的一端与收集容器本体连接。所述系统包括电解槽、阳极、阴极、熔盐和上述收集熔盐电解阴极产物的装置。本发明能够收集熔盐电解制备稀有金属（例如，钛）的阴极产物，有利于改善电解质的稳定性，能够提高阴极电流效率、降低阴极析出物夹盐率。

摘要： 本发明涉及一种难熔金属含氧酸盐电解过程碱回收与熔盐循环的方法，步骤：难熔金属含氧酸盐在CaCl2与碱金属氯化物混合熔盐中电解制取金属，其中碱金属氯化物与CaCl2的摩尔比为2:1～1:5，难熔金属含氧酸盐在碱金属氯化物和CaCl2混合熔盐中的质量百分比为1～10％，温度为600～1000°C的熔融态熔盐从电解反应器中排出，降温至120～130°C，进行酸溶，酸溶固液比的范围为1:1～1:5，并调整pH至2.0～6.5，溶解液冷却结晶分离碱金属氯化物，利用熔盐冷却释放的余热对结晶后溶液进行蒸发，获得CaCl2与碱金属氯化物混合物，干燥脱水后返回熔盐电解过程。本发明利用了熔盐冷却的余热进行蒸发结晶再生CaCl2与碱金属氯化物，实现熔盐电解质循环利用。

摘要： 本发明涉及一种提高熔盐电解制备难熔金属电解效率及熔盐净化方法，在熔盐电解制备难熔金属如钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铌(Nb)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)的过程中，将难熔金属氧化物如TiO2、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、和Cr2O3加入到熔盐中且不与阴极相连，用于吸收在电解过程中阴极释放出来的过量的O2‑，一方面减少了钙热还原比例，降低了背景电流，提高了电流效率；另一方面净化了熔盐，使熔盐能够循环使用，有效提高了熔盐电解制备难熔金属的经济性和避免了废弃熔盐对环境的污染。

摘要： 本发明提供一种熔盐电解炉及熔盐电解方法，熔盐电解炉包括：炉腔，所述炉腔用于容纳所述熔盐电解质；工作阳极，所述工作阳极用于放置于所述熔盐电解质中，所述工作阳极用于接正电位；工作阴极，所述工作阴极用于放置于所述熔盐电解质中；与所述工作阴极相连的导电金属线，所述导电金属线用于接第一负电位；与所述导电金属线相连的保护阳极，所述保护阳极用于为导电金属线提供第二负电位。所述保护阳极能够为所述导电金属线提供第二负电位，从而抑制所述导电金属线的氧化，进而抑制所述导电金属线的腐蚀。导电金属线腐蚀的减少，有利于节约金属材料，提高生产成本。

摘要： 本发明提供了一种收集熔盐电解阴极产物的装置及熔盐电解系统。所述装置包括阴极产物聚集构件和阴极产物收集容器，阴极产物聚集构件包括设置在阴极下方的向下倾斜的溜槽和设置在该溜槽下端部下方的凹入部；阴极产物收集容器具有收集容器本体和连接件，收集容器本体放置于所述凹入部内以接收阴极产物，连接件的一端与收集容器本体连接。所述系统包括电解槽、阳极、阴极、熔盐和上述收集熔盐电解阴极产物的装置。本发明能够收集熔盐电解制备稀有金属（例如，钛）的阴极产物，有利于改善电解质的稳定性，能够提高阴极电流效率、降低阴极析出物夹盐率。

摘要： 本发明涉及有色金属冶金熔盐电解领域，提供了一种可应用于铝电解工业的新熔盐电解质体系。该熔盐作为铝电解的电解质体系，可以大大降低电解温度，该电解质体系在电解过程中还表现出对Al

摘要： 一种具有熔盐内热功能的熔盐电解槽，该电解槽包括内热体模块、熔盐电解质、阳极组、阴极组、熔池、槽壳、盖板、散热器，其中，内热体模块插入熔池中进行熔盐内部加热，实现电解槽自身内热；所述内热体模块由发热体、套管、电连接线组成，所述发热体具有单头通电能力，即电流进电和出电均在同一侧，便于内热模块可插入熔盐中。本发明提供的熔盐电解槽可用于固态氧化物还原，直接实现熔盐电解槽内部加热，维持熔盐熔化所需的热量，保障电解槽即使在出现渗漏时，渗漏的熔盐可以及时凝固，防止了熔盐进一步渗漏，可实现各种无法通过自身电解电流实现内热的电解技术的工程化放大应用。

摘要： 一种具有熔盐内热功能的熔盐电解槽，该电解槽包括内热体模块、熔盐电解质、阳极组、阴极组、熔池、槽壳、盖板、散热器，其中，内热体模块插入熔池中进行熔盐内部加热，实现电解槽自身内热；所述内热体模块由发热体、套管、电连接线组成，所述发热体具有单头通电能力，即电流进电和出电均在同一侧，便于内热模块可插入熔盐中。本实用新型提供的熔盐电解槽可用于固态氧化物还原，直接实现熔盐电解槽内部加热，维持熔盐熔化所需的热量，保障电解槽即使在出现渗漏时，渗漏的熔盐可以及时凝固，防止了熔盐进一步渗漏，可实现各种无法通过自身电解电流实现内热的电解技术的工程化放大应用。