熔渣中Ni 2+ 的电化学行为研究
发布时间：2021-02-16 19:25
电解含有铁氧化物熔渣是潜在的降低CO2排放炼钢的突破性技术。使用惰性电极电解含镍、铁氧化物的熔渣可熔炼含Ni钢（包括不锈钢），高温熔渣中镍氧化物的电化学行为是制定熔渣电解提Ni工艺参数的重要依据。ZrO2固体电解质在高温下具有高氧离子电导、低电子电导的特性，且抗侵蚀能力强，由其构建的固体电解质电池在冶金工业和科学研究中获得了广泛应用。另外，已经有许多研究以Pt,O2（air）|ZrO2作参比电极进行三电极体系的电化学测试。本文以可控氧流的原理为基础，建立集成有Pt,O2（air）|ZrO2作参比电极的新型电解池，以MgO稳定的ZrO2基固体电解质（MSZ）管作为电解池容器以及阴、阳极区的离子隔离膜，采用循环伏安法、方波伏安法、计时电位法、计时电流法以及恒电位电解等电化学测试技术，将ZrO2基固体电解质用于SiO2-CaO-MgO-Al2O3熔渣中Ni2+的电化学行为的研究，拓展可控氧流和ZrO2固体电解质的应用领域。分析了可控氧流电解池电化学测试的原理，并通过预实验优化了电化学测试的参数。结合Factsage热力学软件的理论计算，确定了本文实验条件下，熔渣中Ni以Ni2+形式存在。利用...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZrO2-MgO二元相图
图 1.2 可控氧流还原原理示意图可控氧流原理应用控氧流电池以 ZrO2固体电解质（氧离子膜）为基础，鉴于可控氧流高体的特性，有应用于研究测定高温金属氧化物熔体中氧或金属离子物的可能性。基于工作时处于开路状态还是闭路状态，可控氧流电池（ZrO质电池）在冶金工业和科研中的使用主要有以下两类：开路状态要作为氧传感器或定氧测头使用。ZrO2氧传感器主要应用于钢铁冶炼控制（如金属熔体中氧活度的测定，高、转炉内氧分压的测定等），以机的燃烧控制和尾气排放控制。通过制作基于 ZrO2氧传感器的固体电，利用 ZrO2两侧的氧浓差原理，测试电池两侧开路电位即可测氧分压）。此外，如果将氧传感器通过金属液介质与炉渣间接接触，通过分配计算间接获得炉渣组分的活度[23]。Wijngaarden 和 Dippenaar[3]就是采用 M ZrO2管内装上(Mo+MoO2)参比电极，以 Mo 丝做电极引线组成的半电
武汉科技大学硕士学位论文第 2 章 可控氧流与电化学研究方法控氧流电解池的电化学测试原理渣中金属离子的电化学行为研究往往受限于电极（特别是参比电极的稳定性以及杂质离子的干扰，高温电化学操作难度较大。现有的化学研究大都以 Pt 作为参比电极[45,51]不利于对熔渣中电活性氧化论分析。因此本文构建集成有 Pt,O2(air)|ZrO2作参比电极的新型电定的 ZrO2基固体电解质管作为电解池容器以及阴、阳极区的离子电极体系的电化学测量[46,56,57]，可控氧流电解池结构示意如图 2.1 为高温电化学测试提供稳定的参比电极以及电解池容器，而氧离容器可以对熔渣中阴阳极进行物理及电子隔离，消除或减轻反应产 O2-的干扰。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国钢铁工业CO2排放现状与减排展望[J]. 徐文青,李寅蛟,朱廷钰,曹万杰. 过程工程学报. 2013(01)
[2]Change in Carbon Dioxide （CO2） Emissions From Energy Use in China’s Iron and Steel Industry[J]. SUN Wen-qiang1,CAI Jiu-ju1,MAO Hu-jun1,GUAN Duo-jiao1,2(1.State Environmental Protection Key Laboratory of Eco-Industry,Institute of Thermal and EnvironmentalEngineering,Northeastern University,Shenyang 110819,Liaoning,China;2.Department of Energy andPower Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(06)
[3]Electrochemical behavior of zirconium in molten NaCl-KCl-K2ZrF6 system[J]. WU Yanke,XU Zhigao,CHEN Song,WANG Lijun and LI Guoxun Division of Mineral Resources,Metallurgy and Materials,General Research Institute for Nonferrous Metals,Beijing 100088,China. Rare Metals. 2011(01)
[4]非接触式熔融还原法制备金属镍[J]. 孙长余,郭兴敏,李菲. 中国有色金属学报. 2010(10)
[5]非接触式熔融还原法连续制备铁镍合金[J]. 孙长余,郭兴敏. 北京科技大学学报. 2010(07)
[6]Electrochemical codeposition of typical α+β phases Mg-Li alloys from the molten LiCl-KCl-MgCl2 system[J]. YE Ke, CHEN Ye, and ZHANG Milin Key Laboratory of the Ministry of Education for Superlight Materials & Surface Technology, College of Materials Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China. Rare Metals. 2010(02)
[7]利用电化学方法测定高温银液中氧的扩散系数[J]. 高运明,宋建新,张业勤,郭兴敏. 金属学报. 2010(03)
[8]固体透氧膜法直接还原NiO-CeO2制备CeNi5合金[J]. 赵炳建,鲁雄刚,李重河,钟庆东. 金属学报. 2009(10)
[9]外加电压对氧化物熔渣短路还原的影响[J]. 高运明,姜英,郭兴敏. 武汉科技大学学报. 2008(05)
[10]固体透氧膜法制备金属铌[J]. 何理,鲁雄刚,陈朝轶,李谦,李重和,钟庆东. 中国有色金属学报. 2008(07)
硕士论文
[1]电解锰电极过程机理的研究[D]. 习苏芸.重庆大学 2012
本文编号：3036821
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZrO2-MgO二元相图
图 1.2 可控氧流还原原理示意图可控氧流原理应用控氧流电池以 ZrO2固体电解质（氧离子膜）为基础，鉴于可控氧流高体的特性，有应用于研究测定高温金属氧化物熔体中氧或金属离子物的可能性。基于工作时处于开路状态还是闭路状态，可控氧流电池（ZrO质电池）在冶金工业和科研中的使用主要有以下两类：开路状态要作为氧传感器或定氧测头使用。ZrO2氧传感器主要应用于钢铁冶炼控制（如金属熔体中氧活度的测定，高、转炉内氧分压的测定等），以机的燃烧控制和尾气排放控制。通过制作基于 ZrO2氧传感器的固体电，利用 ZrO2两侧的氧浓差原理，测试电池两侧开路电位即可测氧分压）。此外，如果将氧传感器通过金属液介质与炉渣间接接触，通过分配计算间接获得炉渣组分的活度[23]。Wijngaarden 和 Dippenaar[3]就是采用 M ZrO2管内装上(Mo+MoO2)参比电极，以 Mo 丝做电极引线组成的半电
武汉科技大学硕士学位论文第 2 章 可控氧流与电化学研究方法控氧流电解池的电化学测试原理渣中金属离子的电化学行为研究往往受限于电极（特别是参比电极的稳定性以及杂质离子的干扰，高温电化学操作难度较大。现有的化学研究大都以 Pt 作为参比电极[45,51]不利于对熔渣中电活性氧化论分析。因此本文构建集成有 Pt,O2(air)|ZrO2作参比电极的新型电定的 ZrO2基固体电解质管作为电解池容器以及阴、阳极区的离子电极体系的电化学测量[46,56,57]，可控氧流电解池结构示意如图 2.1 为高温电化学测试提供稳定的参比电极以及电解池容器，而氧离容器可以对熔渣中阴阳极进行物理及电子隔离，消除或减轻反应产 O2-的干扰。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国钢铁工业CO2排放现状与减排展望[J]. 徐文青,李寅蛟,朱廷钰,曹万杰. 过程工程学报. 2013(01)
[2]Change in Carbon Dioxide （CO2） Emissions From Energy Use in China’s Iron and Steel Industry[J]. SUN Wen-qiang1,CAI Jiu-ju1,MAO Hu-jun1,GUAN Duo-jiao1,2(1.State Environmental Protection Key Laboratory of Eco-Industry,Institute of Thermal and EnvironmentalEngineering,Northeastern University,Shenyang 110819,Liaoning,China;2.Department of Energy andPower Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(06)
[3]Electrochemical behavior of zirconium in molten NaCl-KCl-K2ZrF6 system[J]. WU Yanke,XU Zhigao,CHEN Song,WANG Lijun and LI Guoxun Division of Mineral Resources,Metallurgy and Materials,General Research Institute for Nonferrous Metals,Beijing 100088,China. Rare Metals. 2011(01)
[4]非接触式熔融还原法制备金属镍[J]. 孙长余,郭兴敏,李菲. 中国有色金属学报. 2010(10)
[5]非接触式熔融还原法连续制备铁镍合金[J]. 孙长余,郭兴敏. 北京科技大学学报. 2010(07)
[6]Electrochemical codeposition of typical α+β phases Mg-Li alloys from the molten LiCl-KCl-MgCl2 system[J]. YE Ke, CHEN Ye, and ZHANG Milin Key Laboratory of the Ministry of Education for Superlight Materials & Surface Technology, College of Materials Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China. Rare Metals. 2010(02)
[7]利用电化学方法测定高温银液中氧的扩散系数[J]. 高运明,宋建新,张业勤,郭兴敏. 金属学报. 2010(03)
[8]固体透氧膜法直接还原NiO-CeO2制备CeNi5合金[J]. 赵炳建,鲁雄刚,李重河,钟庆东. 金属学报. 2009(10)
[9]外加电压对氧化物熔渣短路还原的影响[J]. 高运明,姜英,郭兴敏. 武汉科技大学学报. 2008(05)
[10]固体透氧膜法制备金属铌[J]. 何理,鲁雄刚,陈朝轶,李谦,李重和,钟庆东. 中国有色金属学报. 2008(07)
硕士论文
[1]电解锰电极过程机理的研究[D]. 习苏芸.重庆大学 2012
本文编号：3036821
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