熔鹽電解TiO-,2-制備金屬鈦的研究.pdf

1、本文對熔鹽電解法制備鈦的技術進行了回顧與總結，并分析了各自的特點，重點對近年來出現的熔鹽電解TiO2制備金屬鈦，即劍橋工藝（FFC工藝）的實驗條件和過程參數進行了研究。 在實驗室自制的電解裝置上，分別就FFC工藝中陰極制備、熔鹽預處理、電解設備改進、電解過程控制等方面進行了探索性實驗研究，并對電解過程基本的電化學特性進行了初步研究。 陰極制備主要包括40MPa壓力下模壓成型、兩段式燒結（1小時內升至550℃保溫1小時，再

2、1小時升溫至900℃保溫8小時）及燒結后TiO2塊打孔用鉬棒串接三個主要環(huán)節(jié)；實驗中選用CaCl2作為電解熔鹽，并對其進行預處理（100℃，保溫1小時； 300℃，保溫2小時）；經熱力學計算，還原鈦氧化物的氧分壓至少要低于5.11×10-7Pa，結合電解過程中所用熔鹽CaCl2有極強的吸水性的特點，電解裝置應有較高的密封性，自行設計了一套密封性可靠的電解裝置，便于實驗過程中熔鹽預處理和氧分壓的控制；通過干燥處理預電解過程中Ar流量大約為

3、1.5L/min、電壓為2.8 V、溫度為850℃、時間為2小時，電解過程中Ar流量大約為0.2L/min、電壓為3.1V、溫度為900℃，實驗結果表明電解時間與TiO2質量密切相關，質量越大需要電解的時間越長；通過自來水沖洗—稀鹽酸浸泡、洗滌—在超聲波輔助作用下稀鹽酸洗滌，可減少熔鹽及其它雜質對電解產物檢測結果的影響；最后，通過循環(huán)伏安法、計時電流法對電解機理的研究，確定電解還原TiO2制備金屬鈦主要經歷了TiO2－TiO－Ti的過程

4、。 電解樣品經洗滌、干燥后,采用配有X光電子能譜儀(XPS)的掃描電鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）和化學分析等方法，對電解還原產物進行了分析，結合電化學特性研究，確定TiO2陰極的還原是由外向內、由高價到低價再到金屬逐步進行的。在實驗室成功制備得到了鈦含量分別為99.113％，99.057％，91.74％，對應質量分別為6.5g，10.8g和22.5g的電解樣品。結果表明，在熔鹽CaCl2中可通過直接電解TiO2的方法制備鈦