熔鹽電解TiO-,2-制取海綿鈦新技術(shù)研究.pdf

1、盡管鈦是一種具有優(yōu)良的性能的新型材料,但現(xiàn)行的Kroll生產(chǎn)鈦的工藝由于自身難以克服的缺點(diǎn),導(dǎo)致鈦的價(jià)格劇高不下,應(yīng)用領(lǐng)域受到很大的局限.熔鹽電解TiO<,2>制取海綿鈦新工藝是近年來發(fā)展起來的一種新型的鈦提取冶金新技術(shù),該方法對(duì)于開拓新技術(shù)、新工藝在冶金中的應(yīng)用,達(dá)到提高效率、節(jié)能、無污染等均有重要實(shí)際意義.該文研究了熔鹽電解TiO<,2>制取海綿鈦新技術(shù),對(duì)熔鹽、TiO<,2>及某些金屬進(jìn)行了熱力學(xué)分析、計(jì)算和選擇、并設(shè)計(jì)了電解實(shí)驗(yàn)

2、裝置;計(jì)算確定了850℃下TiO<,2>在CaCl<,2>熔鹽體系中的電解槽電壓為3.0V,830℃下在K<,2>TiF<,6>體系中的槽電壓為2.0V;TiO<,2>在熔體中的溶解能力研究的結(jié)果表明:在850℃CaCl<,2>熔鹽體系中,TiO<,2>的溶解度約為18%,在830℃純的K<,2>TiF<,6>熔鹽的溶解度約為16%.實(shí)驗(yàn)研究了850℃下在CaCl<,2>體系中采用三種不同加料工藝的電解過程,電子探針和X衍射分析表明,陰

3、極產(chǎn)物經(jīng)處理后含鈦量分別達(dá)到了94.646%、80.632%和99.784%;在830℃的K<,2>TiF<,6>熔鹽中采用粉末TiO<,2>電解時(shí),電子探針分析表明,陰極產(chǎn)物的含鈦量達(dá)到了91.193%;實(shí)驗(yàn)中對(duì)陽極的破損機(jī)理的研究表明電解過程中陽極上有氧氣放出.該文研究了在CaCl<,2>體系中電化學(xué)還原TiO<,2>的機(jī)理,綜合文獻(xiàn)并通過對(duì)電解結(jié)束后熔體的X衍射成分分析,結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象,表明電解過程正常進(jìn)行時(shí)主要的反應(yīng)機(jī)理為

4、:Ti<'4+>在陰極直接電解還原,O<'2->遷移到陽極上放電以O(shè)<,2>形式從熔體中排出.Ti<'4+>的還原反應(yīng)是逐級(jí)進(jìn)行的,反應(yīng)歷程為:(1)TiO<,2>+2e<'->→TiO+O<'2->(2)TiO+2e<'->→Ti+O<'2->當(dāng)電解參數(shù)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),熔鹽中少量的CaCl<,2>被電解,Ca<'2+>被還原出來,Cl<'->在陽極上放電,并以Cl<,2>形式從熔體中排出;金屬鈣完全或部分的還原TiO<,2>,得到單質(zhì)Ti