熔鹽中陰極自燒結(jié)電化學(xué)還原制備鈦、釩及鉻碳化物研究.pdf

1、FFC法是近十幾年來發(fā)展起來的一種新的工藝流程較短的冶金工藝。較傳統(tǒng)的熔鹽電解制備金屬或金屬合金的方法相比較，其優(yōu)勢在于FFC法中陰極金屬氧化物無需溶于熔鹽，避免了金屬氧化物在熔鹽中溶解度小及溶解速率慢的問題且金屬氧化物發(fā)生的是原位電化學(xué)還原反應(yīng)，便于較精確的控制合金的比例。FFC法的不足之處之一是陰極片要采用燒結(jié)才能滿足強度要求，這無疑不利于該法的降耗。
　　現(xiàn)階段鈦、釩、鉻等金屬碳化物的制備技術(shù)仍以高溫碳熱還原法為主。本論文利

2、用FFC法，采用熔鹽中陰極自燒結(jié)電化學(xué)還原制備鈦、釩及鉻碳化物，以期達到降低能耗。
　　論文以TiO2-C為原料，石墨為陽極，CaCl2及CaCl2基熔鹽中陰極自燒結(jié)電化學(xué)還原制備TiC粉體。采用循環(huán)伏安法、計時電流法等電化學(xué)研究方法以及自燒結(jié)熔鹽電解不同階段的陰極產(chǎn)物XRD分析結(jié)果對TiC制備機理進行研究。結(jié)果表明TiC的還原過程為Ti4++(C)→Ti3++(C)→Ti2++(C)→Ti(C)三步還原完成，并且還原過程是不可逆

3、過程?？疾炝穗娊鈺r間、電解溫度、電解電壓對電解結(jié)果的影響，確定合適的工藝條件為電解溫度800℃，電解電壓3.2V，電解時間12小時。該條件下電流效率約為40.67％，電耗約為0.77kWh·kg-1。進行了陰極放大100倍的自燒結(jié)熔鹽電解實驗，制備出了TiC粉體;電解溫度800℃，電解電壓3.2V，陰極電解完全需要32h，電流效率略有提高為47.27％。CaCl2-NaCl熔鹽和純CaCl2熔鹽體系相比較，在純CaCl2熔鹽體系中制備碳

4、化鈦具有更好的電解效果。由TiO2-CaO-C混合粉體經(jīng)燒結(jié)制備出復(fù)合體CaTiO3-C，電解該復(fù)合體制備出粉體TiC;陰極中CaO的加入能夠提高恒電位電解制備TiC的電解效率，但由于燒結(jié)步驟的增加導(dǎo)致該工藝與陰極中未添加CaO的碳化鈦制備工藝相比總電耗沒有明顯變化。
　　以V2O5-C為原料，石墨為陽極，CaCl2熔鹽中陰極自燒結(jié)電化學(xué)還原制備出VCx粉體;采用循環(huán)伏安法、計時電流法等電化學(xué)研究方法以及自燒結(jié)熔鹽電解不同階段的陰

5、極產(chǎn)物XRD分析結(jié)果對VCx制備機理進行研究。結(jié)果表明V2O5-C到VCx陰極電化學(xué)還原制備過程按:V5++(C)→V3++(C)→V2++(C)→V(C)三步完成，還原過程是不可逆的?？疾炝穗娊鉁囟取㈦娊怆妷?、電解時間對電解產(chǎn)物的影響，合適的制備工藝條件為電解溫度800℃，電解電壓3.2V，電解時間10小時，該條件下電解效率約為36～42％，電耗約為1.57kWh·kg-1。
　　以Cr2O3-C為原料，石墨為陽極，CaCl2熔

6、鹽中陰極自燒結(jié)電化學(xué)還原制備出Cr3C2粉體;采用循環(huán)伏安法、計時電流法等電化學(xué)研究方法以及自燒結(jié)熔鹽電解不同階段的陰極產(chǎn)物XRD分析結(jié)果對Cr3C2制備機理進行研究。結(jié)果表明Cr2O3-C到Cr3C2陰極電化學(xué)還原制備過程為Cr3++(C)-Cr3C2一步還原，Cr2O3-C到Cr3C2的還原過程是不可逆的?？疾炝穗娊鉁囟?、電解電壓、電解時間對電解產(chǎn)物的影響，合適的制備工藝條件為電解溫度800℃，電解電壓3.2V，電解時間18小時，該