NaCl-CaCl2-CaWO4體系熔鹽電解制備鎢粉的研究.pdf

1、通過熔鹽電解法直接電解鎢酸鹽制備鎢粉，能夠簡(jiǎn)化傳統(tǒng)制鎢工藝的流程，同時(shí)熔鹽電解法還是一種比較好的提純技術(shù)，通過預(yù)電解可除去電活性比鎢大的雜質(zhì)，從而制得純度較高的鎢粉。前期實(shí)驗(yàn)研究表明在NaCl-CaCl2-CaWO4體系中可以電解得到金屬鎢粉，但對(duì)該體系的電解過程和體系性質(zhì)還未作詳細(xì)研究，本文主要是分析該體系熔鹽電解制備鎢粉的理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)條件，對(duì)體系的溶解度和電導(dǎo)率等性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)電極反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究，通過對(duì)電解產(chǎn)物的形貌表征，分析

2、實(shí)驗(yàn)條件對(duì)結(jié)果的影響，進(jìn)而對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，力求得到該體系下較佳的試驗(yàn)條件，為熔鹽電解法制備鎢粉提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
　　采用等溫?zé)犸柡头ㄑ芯繙囟群腿埯}組分摩爾比對(duì)CaWO4溶解度的影響，使用X射線衍射法檢測(cè)熔鹽極冷試樣的物相組成。證明 CaWO4在NaCl-CaCl2熔鹽體系中的溶解包括物理溶解和化學(xué)溶解兩種過程。物理過程中Ca2WO4以分子形式溶解到熔體里，而化學(xué)溶解過程中Ca2WO4解離為Ca2+和WO42-，在電解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)

3、，WO42-會(huì)在陰極表面先分解為WO3和O2-，進(jìn)而W6+在陰極放電，WO3被逐漸還原為W，過程包括W6+→W4+→W。
　　采用CVCC法測(cè)定NaCl-CaCl2-CaWO4熔鹽體系的電導(dǎo)率，并通過正交試驗(yàn)分析，研究該體系電導(dǎo)率與溫度和熔鹽組成摩爾比的關(guān)系。結(jié)果表明：升高溫度或是增大NaCl對(duì)CaCl2的摩爾比，均能提高體系電導(dǎo)率，而組分摩爾比是影響體系電導(dǎo)率的主要因素，當(dāng)NaCl:CaCl2為1:1時(shí)，即體系最低共熔點(diǎn)附近出現(xiàn)

4、了電導(dǎo)率的最低值，約為1.81 S/cm，并隨著NaCl或CaCl2的增加，電導(dǎo)率也增加。
　　采用正交試驗(yàn)法在NaCl-CaCl2體系中電解CaWO4制備金屬鎢粉，實(shí)驗(yàn)的電極材料主要為石墨棒，電解過程中，陰極石墨棒放電現(xiàn)象明顯，且伴有氣泡冒出。由于CaCl2對(duì)陰極的腐蝕作用，電解結(jié)束后陰極表面會(huì)有破裂現(xiàn)象，使石墨顆?；烊肴埯}中，導(dǎo)致部分試驗(yàn)陰極產(chǎn)物中出現(xiàn)有WC和W2C等雜質(zhì)。電解結(jié)束后熔鹽明顯分為三層：上面很厚的一層為灰白色電解

5、質(zhì)層；中下層為黑色致密的固體物質(zhì)，主要為沉積的鎢粉；最底層為白色的CaWO4層。通過對(duì)溫度、槽電壓、熔鹽組分配比等主要技術(shù)條件進(jìn)行正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得到影響電流效率的主要因素，獲得的較佳試驗(yàn)條件為：電解溫度750℃~800℃，NaCl:CaCl2=4:6附近，槽電壓為2.5~3.0V。對(duì)電解產(chǎn)物進(jìn)行X射線衍射分析、能譜分析，使用掃描電鏡進(jìn)行形貌分析。結(jié)果表明：產(chǎn)物顆粒粒徑在1μm以下，純度達(dá)到98％以上，電流效率約為82%。同時(shí)在較優(yōu)條件下