熔盐电解TiO 2 脱氧历程及中间相形成机理研究

发布时间：2023-02-05 13:19

　　金属钛及其合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高低温性能好等优良特性,被认为是可应用于任何领域的金属,但目前钛及其合金只被誉以“太空金属”、“海洋金属”、“未来金属”的美称,其根本原因是钛的生产成本和加工成本太高,其中制备成本占总成本的30%,即当前的镁热还原法工艺(Kroll法),该工艺流程长、能耗高、污染大导致钛及其合金生产成本高居不下。2000年由英国剑桥大学提出的熔盐直接电解TiO₂制备金属钛的方法(FFC法)被认为是非常有潜力替代Kroll法的新工艺之一。该工艺自提出以来近20年过去了,电流效率低的问题一直未得到根本解决,且对多价态钛氧化物脱氧历程及阴极中间相的形成各执己见。本论文通过实验研究了钛氧化物电解过程中不同时间段的物相变化,推断TiO₂电解脱氧历程。在此基础上,重点对阴极主要中间相(CaTiO₃)的形成过程、形成机理及后续电解脱氧、脱钙历程进行系统研究,建立物相转变的时间轴,为明确工艺脱氧限制性环节提供依据。基于上述基础上,开展了提高电解过程电流效率的探索性研究,为FFC工艺的进一步发展提供了依据。本论文的主...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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英文摘要
1 绪论
    1.1 钛的性质及用途
        1.1.1 钛的性质
        1.1.2 钛的应用
        1.1.3 钛资源分布
    1.2 传统金属钛的生产方法
        1.2.1 钠热还原(Hunter)法
        1.2.2 镁热还原(Kroll)法
    1.3 熔盐电解法制备金属钛
        1.3.1电解TiCl4
        1.3.2 FFC法
        1.3.3 SOM法
        1.3.4 OS法
        1.3.5 USTB法
    1.4 课题研究内容及意义
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
2 TiO₂电解脱氧历程研究
    2.1 电解实验
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 仪器设备
        2.1.3 实验过程
        2.1.4 样品后期处理
    2.2 阴极物相变化
    2.3 阳极消耗
    2.4 电流时间曲线
    2.5 本章小结
3 阴极中间相形成的机理研究
    3.1 CaCl₂水解实验
    3.2 短时间电解实验
    3.3 阳极氯气检测
        3.3.1 淀粉碘化钾溶液制备
    3.4 CaTiO₃形成阶段
    3.5 本章小结
4 提高TiO₂电解过程电流效率探索
    4.1 直接电解CaTiO₃和钛的低价氧化物
        4.1.1电解CaTiO3

        4.1.2 钛的低价氧化物电解
    4.2 电解槽改进
        4.2.1 隔断阴阳极熔盐区域
        4.2.2 结果分析
    4.3 本章小结
5 结论
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文及专利
    B.作者在攻读硕士学位期间参与的学术活动
    C.作者在攻读硕士学位期间的获奖情况



本文编号：3735040

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