电子束熔炼提纯金属镍的研究

发布时间：2020-07-03 03:29

【摘要】：镍是重要的战略储备资源之一,高纯镍因其高塑形、耐高温、耐腐蚀以及良好的机械性能在国民经济和航空航天的地位和作用日益突出,受到了科学研究者前所未有的高度重视。标准中高纯镍有不同的纯度牌号,每个牌号的镍都有相应的应用,且纯度越高,其替代性越弱。现有的高纯镍的生产方法有冰镍氯浸出法、还原氧化镍法、电解精炼法、盐酸溶液体系电积法等,现有的生产方法因其成本高昂、前期建设成本大,科学研究者一直在探索更高效的高纯镍的制备方法。而电子束熔炼提纯因其高真空度、能量密度高、容易实现自动化控制被广泛应用于高纯金属的提纯中,且在高纯硅、高纯金属钽、铌、铱、钨、钼、铪等高熔点金属的提纯中得到了很好的研究和实践应用。本文通过电子束熔炼手段利用杂质蒸发作用和降束工艺诱导实现杂质分凝去除纯镍中的杂质元素,来实现镍的进一步提纯,本文研究结论如下：(1)电子束熔炼提纯金属镍得到的铸锭,缓慢降束相对于立刻降束得到的铸锭晶粒更粗大,且从底部到顶部贯穿,可见,缓慢降束有助于铸锭形成粗大的柱状晶；(2)同一功率下,随着熔炼时间的增加,挥发性杂质含量呈对数趋势下降,基体镍的质量损失成线性增加。熔炼功率的增加,挥发性杂质去除越快,镍损失也越大。且电子束熔炼对于As、Cu、P、C元素去除效果明显,其去除的反应为一级反应,且蒸发能力PCuAs,而对于杂质元素Pb、Co无明显提纯效果；(3)综合质量损失和杂质的去除率考虑,选用12kW功率条件下,熔炼15分钟为本实验的最佳熔炼参数,且在该条件下,理论上纯度由99.89%提纯到99.96%,实际纯度达到99.94%其中As元素的去除率达到78.7%，Cu元素达到80.6%；(4)后期降束工艺诱导分凝效应对As、Cu、Pb、Co有明显的效果,且杂质元素均富集在铸锭的底部。所以对于在蒸发过程中无法去除的Pb、Co元素可以通过降束工艺来去除。且Pb、Co的最大去除率为55.9%、24.5%。推导出As、Pb、Co的有效分凝系数分别为5.8、3.3、2.4,分凝效果大小关系为AsPbCo。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF815

【参考文献】