含钛复杂矿物电化学制备钛合金/碳化物/复合材料的基础研究
发布时间：2021-06-01 00:55
我国拥有丰富的钛矿资源,但由于矿相组成复杂、共生元素多样以及碱土元素含量高等原因,导致钛资源并未得到有效的利用。传统提钛工艺包括钛矿的富集、氯化、还原等流程,这些流程往往面临着能耗高、污染严重、工艺复杂等问题,从而导致了钛材价格居高不下,进而限制了钛的广泛应用,同时也不利于绿色可持续发展。熔盐电解法是一种简单、绿色的材料制备方法,该方法通过直接电解固体氧化物制备金属或合金,可有效降低生产成本。本文基于复杂含钛矿物组元间相互作用和不同矿物元素组成特点,提出直接从含钛矿物中制取两元合金到多元碳化物和复合材料的电化学合成技术路线。本文研究了含钛矿物中杂质元素（如Si、Al）与Ti元素的基本反应行为,通过适当调整各元素的含量,首先利用熔盐电解法提取制备二元Ti5Si3和TiAl3合金;然后通过外配碳进一步制备三元碳化物（如Ti3AlC2）和复合材料（如TisSi3/TiC、Ti5Si3/Ti3SiC2、Fe-TiC）;最后还初步研究了利用“熔盐电解-化学/电化学刻蚀”两步法制备特殊结构二元碳化物（如TiCx和Ti3C2Tx）的可行性,论文得到以下有意义的结论:1)首先以含钛高炉渣为主要原料,电...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－５．钛铁矿利用研宂分布图??Ｆｉｇ．?１－５．?Ｔｈｅ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｓｕｍｍａｒｙ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｌｍｅｎｉｔｅ??
２０００年，剑桥大学的Ｆｒａｙ、Ｆａｒｔｈｉｎｇ和Ｃｈｅｎ三位学者首次提出了以二氧化??钛为阴极直接电解制备金属钛的ＦＦＣ法［１（＾，由此拉开了固体氧化物熔盐电解提??钛的新篇章［１Ｑ２－１Ｕ］。ＦＦＣ法原理如图１－８所示。??Ｇａｓ?ｉｎｌｅｔ?－?ｔＧａｓ?ｏｕｔｌｅｔ??＾?■ＨＨＨｎ?ｓ｜？ｃ〇ｒｕｎｃ］ｕｍ??召?Ｉ?’?ｒｅａｃｔｏｒ??咖十■??Ａｎｏｄｅ：?．ｖ０２＊＋?Ｃ?＝?ＣＯＹ?＋?ｌｘｅ￣??Ｃａｔｈｏｄｅ：?ＭｖＯｖ＋?２ｙｅｒ?＝?ｘＭ?＋?ｙ０２￣??图１－８．?ＦＦＣ法装置及原理图??Ｆｉｇ．?１－８．?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ａｐｐａｒａｔｕｓ?ａｎｄ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＦＦＣ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１６??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]高钛型高炉渣中钛组分选择性富集与析出研究进展[J]. 许仁泽,张建良,常治宇,焦克新. 钢铁钒钛. 2017(06)
[2]微波碳热还原钛铁矿及钛铁分离工艺[J]. 何慧悦,任锐,袁熙志,张昭. 四川冶金. 2017(03)
[3]2016年中国钛工业发展报告[J]. 贾翃,逯福生,郝斌. 钢铁钒钛. 2017(03)
[4]2016年中国钛工业发展报告[J]. 贾翃,逯福生,郝斌. 钛工业进展. 2017(02)
[5]四川钛产业现状及可持续发展建议[J]. 高阳,刘雨晴,李冠玉,李峻峰. 四川有色金属. 2016(04)
[6]世界钛工业现状及发展趋势[J]. 李飞. 低碳世界. 2016(24)
[7]人造金红石的生产技术与发展前景[J]. 邓科,唐勇,孙永贵,张定明. 氯碱工业. 2016(08)
[8]含钛高炉渣资源化综合利用研究现状与展望[J]. 仇圣桃,张明博,李建新,朱荣,李立业,田京雷. 钢铁. 2016(07)
[9]钛铁矿盐酸加压浸出制备人造金红石试验研究[J]. 崔涛,彭建蓉,袁野,赖浚,和晓才,田林. 稀有金属. 2016(12)
[10]高钛高炉渣利用研究现状[J]. 丁满堂. 四川冶金. 2016(03)
博士论文
[1]低钛高炉渣资源化利用研究[D]. 张明博.北京科技大学 2017
[2]攀枝花钛铁矿碳热还原过程中碳化钛、碳氮化钛生成机理及其复合材料研究[D]. 苟海鹏.北京科技大学 2017
[3]基于富氢气体直接还原钛铁矿制备富钛料及钛合金的新工艺研究[D]. 肖玮.上海大学 2014
[4]含钛复合矿直接选择性提取制备TiMx（M=Si，Fe）合金研究[D]. 邹星礼.上海大学 2012
[5]高炉渣中有价组分选择性析出与解离[D]. 李大纲.东北大学 2005
硕士论文
[1]铝还原含钛高炉渣制备Ti-Si-（Al）合金的基础研究[D]. 孙路恩.昆明理工大学 2017
[2]含钛高炉渣氮碳化制备抗侵蚀材料的研究[D]. 张晓蒙.华北理工大学 2016
[3]真空碳热还原—酸浸联合工艺制备碳化钛研究[D]. 许宇宙.重庆大学 2015
[4]钛铁矿溶剂萃取法制备二氧化钛的新工艺研究[D]. 马春蕾.天津大学 2014
[5]钛铁矿碳热还原制备Fe-钛氧化物电极的研究[D]. 王震.昆明理工大学 2014
[6]含钛高炉渣的选择性分离[D]. 李锐.东北大学 2013
[7]改性高钛渣中金红石相析出、长大与分离研究[D]. 何敏.东北大学 2013
[8]含钛高炉渣中钛的浸出及提取工艺的实验研究[D]. 历明涛.东北大学 2013
[9]钛铁矿预还原—电炉法制备高钛渣技术的优化研究[D]. 翁文杰.中南大学 2012
[10]低钛型高炉渣中含钛组分的析出与长大[D]. 马腾.东北大学 2011
本文编号：3209326
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－５．钛铁矿利用研宂分布图??Ｆｉｇ．?１－５．?Ｔｈｅ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｓｕｍｍａｒｙ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｌｍｅｎｉｔｅ??
２０００年，剑桥大学的Ｆｒａｙ、Ｆａｒｔｈｉｎｇ和Ｃｈｅｎ三位学者首次提出了以二氧化??钛为阴极直接电解制备金属钛的ＦＦＣ法［１（＾，由此拉开了固体氧化物熔盐电解提??钛的新篇章［１Ｑ２－１Ｕ］。ＦＦＣ法原理如图１－８所示。??Ｇａｓ?ｉｎｌｅｔ?－?ｔＧａｓ?ｏｕｔｌｅｔ??＾?■ＨＨＨｎ?ｓ｜？ｃ〇ｒｕｎｃ］ｕｍ??召?Ｉ?’?ｒｅａｃｔｏｒ??咖十■??Ａｎｏｄｅ：?．ｖ０２＊＋?Ｃ?＝?ＣＯＹ?＋?ｌｘｅ￣??Ｃａｔｈｏｄｅ：?ＭｖＯｖ＋?２ｙｅｒ?＝?ｘＭ?＋?ｙ０２￣??图１－８．?ＦＦＣ法装置及原理图??Ｆｉｇ．?１－８．?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ａｐｐａｒａｔｕｓ?ａｎｄ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＦＦＣ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１６??
Ｆｉｇ．?１－９．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ?（３ＰＩ）?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｔｈｉｎ?ｌａｙｅｒ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｔｈｅ??ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?３?ＰＩ．??１．４．２?ｏｓ?法??ＯＳ法是日本京都大学的Ｏｎｏ和Ｓｕｚｕｋｉ两位学者在２００２年首次提出的［ｍ］。??该方法是在ＣａＣｈ熔盐中将溶解于其中的ＣａＯ电化学还原为Ｃａ，然后以Ｃａ为??还原剂直接还原Ｔｉ０２制取钛粉，如图１－１０所示。??——？！——??Ｔｉ〇，?Ｃａｒｂｏｎ??ａｎｏｄｅ??ｉ麴?Ｗ??、ｃａ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高钛型高炉渣中钛组分选择性富集与析出研究进展[J]. 许仁泽,张建良,常治宇,焦克新. 钢铁钒钛. 2017(06)
[2]微波碳热还原钛铁矿及钛铁分离工艺[J]. 何慧悦,任锐,袁熙志,张昭. 四川冶金. 2017(03)
[3]2016年中国钛工业发展报告[J]. 贾翃,逯福生,郝斌. 钢铁钒钛. 2017(03)
[4]2016年中国钛工业发展报告[J]. 贾翃,逯福生,郝斌. 钛工业进展. 2017(02)
[5]四川钛产业现状及可持续发展建议[J]. 高阳,刘雨晴,李冠玉,李峻峰. 四川有色金属. 2016(04)
[6]世界钛工业现状及发展趋势[J]. 李飞. 低碳世界. 2016(24)
[7]人造金红石的生产技术与发展前景[J]. 邓科,唐勇,孙永贵,张定明. 氯碱工业. 2016(08)
[8]含钛高炉渣资源化综合利用研究现状与展望[J]. 仇圣桃,张明博,李建新,朱荣,李立业,田京雷. 钢铁. 2016(07)
[9]钛铁矿盐酸加压浸出制备人造金红石试验研究[J]. 崔涛,彭建蓉,袁野,赖浚,和晓才,田林. 稀有金属. 2016(12)
[10]高钛高炉渣利用研究现状[J]. 丁满堂. 四川冶金. 2016(03)
博士论文
[1]低钛高炉渣资源化利用研究[D]. 张明博.北京科技大学 2017
[2]攀枝花钛铁矿碳热还原过程中碳化钛、碳氮化钛生成机理及其复合材料研究[D]. 苟海鹏.北京科技大学 2017
[3]基于富氢气体直接还原钛铁矿制备富钛料及钛合金的新工艺研究[D]. 肖玮.上海大学 2014
[4]含钛复合矿直接选择性提取制备TiMx（M=Si，Fe）合金研究[D]. 邹星礼.上海大学 2012
[5]高炉渣中有价组分选择性析出与解离[D]. 李大纲.东北大学 2005
硕士论文
[1]铝还原含钛高炉渣制备Ti-Si-（Al）合金的基础研究[D]. 孙路恩.昆明理工大学 2017
[2]含钛高炉渣氮碳化制备抗侵蚀材料的研究[D]. 张晓蒙.华北理工大学 2016
[3]真空碳热还原—酸浸联合工艺制备碳化钛研究[D]. 许宇宙.重庆大学 2015
[4]钛铁矿溶剂萃取法制备二氧化钛的新工艺研究[D]. 马春蕾.天津大学 2014
[5]钛铁矿碳热还原制备Fe-钛氧化物电极的研究[D]. 王震.昆明理工大学 2014
[6]含钛高炉渣的选择性分离[D]. 李锐.东北大学 2013
[7]改性高钛渣中金红石相析出、长大与分离研究[D]. 何敏.东北大学 2013
[8]含钛高炉渣中钛的浸出及提取工艺的实验研究[D]. 历明涛.东北大学 2013
[9]钛铁矿预还原—电炉法制备高钛渣技术的优化研究[D]. 翁文杰.中南大学 2012
[10]低钛型高炉渣中含钛组分的析出与长大[D]. 马腾.东北大学 2011
本文编号：3209326
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