钛酸盐相结构调控及其电化学解离的研究

发布时间：2024-03-29 22:32

　　金属钛性能优越,应用广泛,近些年市场需求呈上升趋势。针对现有金属钛制备方法流程长、利用率低的问题,本文提出以钛资源转化中间体钛酸盐为原料电解提取金属钛的新思路,主要研究了钛酸盐结构的调控规律及其对电化学解离的影响机制。取得的主要结果如下:(1)掌握了不同手段对钛酸盐金属/钛摩尔比(M/Ti比)、结晶度和形貌的调控规律。熔融反应法和固相烧结法适宜于调控钛酸盐的金属/钛摩尔比(M/Ti),非晶晶化法可制备出晶型单一且结晶度高的钛酸钠,微波水热法可用于合成均一性好、无团聚的钛酸盐。(2)通过循环伏安测试(CV)和恒压电解实验,确定了不同Na/Ti比钛酸钠和TiO2电化学解离由易到难依次为:Na8Ti5014、TiO2、Na2TiO3和Na2Ti3O7。CV曲线得到Na8Ti5O14、Na2TiO3、Na2Ti3O7和Ti02的第一个还原峰的还原电位分别-0.553,-0.571,-0.750和-0.840 V;其恒压电解产物Ti的价态分别为:0～0.65,+ 0.65～+ 4.0,+ 3.5～+ 4.0 和+ 4.0 价。并由 Na8Ti5O14、Na2TiO3、Na2Ti3O7和TiO2的...

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１钒钛磁铁精矿的综合利用途径??Ｆｉｇ．?１．１?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ?ａｐｐｒｏａｃｈ?ｏｆ?ｖａｎａｄｉｕｍ－ｔｉｔａｎｉｕｍ?ｍａｇｎｅｔｉｔｅ?ｏｒｅ??

目前工业上富钛料的的主要方法有电炉熔炼法、稀盐酸浸出法、还原锈蚀法［３９］、稀??硫酸浸出法以及选择氯化法等，钒钛磁铁矿经过加工处理钛逐渐富集，其中Ｔｉ０２??含量的变化如图１．２所示。??＾铁精矿??（Ｔｉ０２？１２％）??钒钛选５ｒ?＋??磁铁矿?广織渣??（Ｔｉ０２：８５－....

图１．４?Ｋｒｏｌｌ法生产海绵钛工艺流程??Ｆｉｇ．?１．４?Ｃｒａｆｉｔｗｏｒｋ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ?ｔｉｔａｎｉｕｍ?ｂｙ?Ｋｒｏｌｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

则可获得金属钛。不同之处在于，Ｋｒｏｌｌ法使用的还原剂为金属镁，而Ｈｕｎｔｅｒ法使??用的还原剂为金属钠。由于用作还原剂Ｎａ不如Ｍｇ安全，因此Ｋｒｏｌｌ法逐渐取代了??Ｈｕｎｔｅｒ法，Ｋｒｏｌｌ法生产海绵钛的工艺流程如图１．４所示［５＇??Ｍｇ?Ａｒ??组装￥?〒??Ｉ低温水Ｉ?....

图１．５钙热还原法（ＯＳ法）实验装置示意图??Ｆｉｇ．?１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ａｐｐａｒａｔｕｓ?ｂｙ?ＯＳ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

钙热还原的基本原理是：在装有ＣａＣｌ２＠盐的容器中钙热还原Ｔｉ０２生产金属钛，??同时使副产物ＣａＯ在ＣａＣｌ２熔盐中通过电解重新获取金属还原剂Ｃａ［５Ｎ５２］。该工艺是??一种可实现连续性生产的、比较节能的工艺，ＯＳ法的实验装置示意图如图１．５所示［５３］。??＋?—??ｐｉｎ....

图１．６?ＵＳＴＢ法电解实验装置示意图??Ｆｉｇ．?１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ａｐｐａｒａｔｕｓ?ｂｙ?ＯＳ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

热还原－电解两步法制备金属钛。该工艺采用ＴｉＯｗＴｉＣ固溶体作为可溶性阳极，电??解过程中阳极的Ｔｉ离子进入熔盐中，迁移至阴极并得到电子还原成金属钛，实验装??置如图１．６所示［４４］，其发生主要的电极反应如下：??阴极：Ｔｉｎ＋?＋?ｎｅ－—?Ｔｉ?（１．１４）??阳极：ＴｉＣ....

本文编号：3941403