1673K下SiO_2-CaO-MgO-Al_2O_3熔渣中Ni~(2+)的电化学行为

利用Mg O部分稳定的Zr O2固体电解质管集成构建Pt,O2(air)|Zr O2作参比电极的可控氧流电解池,采用循环伏安、方波伏安、计时电位、恒电位电解等电化学测试技术研究了1673 K高温下Si O2-Ca O-Mg O-Al2O3熔渣中Ni2+的电化学行为.结果表明,O2-在熔渣中的扩散和在Zr O2固体电解质内的电迁移不是熔渣中电活性物质还原的限制性环节,在本实验条件下利用构建的可控氧流电解池研究熔渣中Ni2+的电化学行为是可行的.熔渣中Ni2+在Ir电极上还原到Ni是受扩散控制的一步还原的可逆过程,利用循环伏安和计时电位测试技术所得数据计算得出了含有3%Ni O的熔渣中Ni2+的扩散系数分别为(3.50±0.18)×10-6和(2.80±0.22)×10-6cm2/s,与相关文献结果基本吻合.     

高磷铁矿石熔融还原中铁浴和熔渣间磷分配行为的研究

通过对铁浴与CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-2.3％P2O5熔融还原渣系间磷分配行为的热力学实验研究,考察了高磷铁矿石熔融还原中温度、炉渣成分、CO2/CO气氛对磷在铁浴和熔渣间分配行为的影响.实验结果表明,渣金间磷分配行为的氧势为(％FeO)控制的炉渣氧势,CO2/CO控制的气氛氧势则要高于该氧势,但是气氛氧势与该分配行为的氧势仍存在相关性.在光学碱度为0.65～0.69的范围内,a3/2O2-/γPO43-随着光学碱度的上升而升高;在高光学碱度条件下,温度对于渣中磷酸根活度系数的影响不大.     

熔渣无污染短路电化学还原分析

在可控氧流冶金理念指导下发展了熔渣无污染短路电化学还原新方法。分析了以氧离子导体作隔离膜时从氧化物熔渣中直接提取金属的电化学还原原理。利用电池等效电路,比较了熔渣在短路、开路条件下电化学还原时氧电流的特点,讨论了熔渣还原时影响氧电流的因素。结果表明:外电路短路、降低电路中总电阻、选用更强的还原剂或采用阴极合金化等措施可以增大氧离子电流,提高熔渣电化学还原速度。实验利用碳饱和铁液作还原剂,组成如下两种电池:石墨棒|[O]Fe C饱和|ZrO2(MgO)|FeO(slag)|铁棒;石墨棒|[O]Fe C饱和|ZrO2(MgO)|FeO(slag) Cu(l)||钼丝,从CaO-SiO2-Al2O3-FeO系熔渣中分别得到了纯铁和无碳铁合金。     

短路还原法提取铁的研究

采用氧离子导体氧化锆管与还原剂碳、含有电活性物质FeO的熔渣组成电化学体系，利用原电池短路方法从氧化物熔渣中电化学还原得到了无碳金属．实验电池组成为：石墨，[O]Fe—C（aaturated）｜ZrO2（MgO）｜Cu（1）＋（FeO）（alag），钼丝．利用电化学分析仪，通过测定外电路电流研究了渣中FeO含量、温度以及外电路电阻对熔渣中FeO电化学还原的影响．结果表明：在实验条件下，温度越高，渣中FeO含量越高，外电路电阻越小，熔渣电化学还原就越快．实际终还原率达95％以上．提出了可控氧流冶金中的一种还原方法，发展了可控氧流冶金理论．     

基于计算热力学的CaO-Al2O3-SiO2熔渣SAW致氧机理分析

基于熔渣的分子离子共存理论,结合高温相图.对CaO-Al2O3-SiO2三元渣系进行了热力学计算,定量分析了不同碱度下熔渣结构单元的变化特征,以及碱度对高温熔渣结构单元活度的影响.通过对CaO-Al2O3-SiO2三元渣系不同碱度下各组元变化规律的分析.定量地解释了随熔渣碱度的增大,熔渣的分子特性相对减弱,而离子特性逐渐明显的原因.对比熔渣不同碱度下,激冷熔滴热化学增氧和电化学增氧的变化趋势,解释了直流埋弧焊正反接时,激冷熔滴含氧量不同的原因,为冶金化学增氧分析提供了一种新的思路.     

炉渣中氧离子迁移的电化学模型

对渣相中氧离子迁移的电化学进行研究，提出具有电化学特征的渣相氧离子流动力学模型，此模型能较为全面地解释各种反应现象，实验数据与模型计算的对比，证明所提出的反应机制的正确性。     

Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法制备复合材料的反应机理研究

研究了用Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法制备(Al3Zr Al2O3)P/Al复合材料的反应机理.SEM分析显示,反应生成的颗粒细小,且在基体中弥散分布.冶金热力学原理分析认为:Al-Zr(CO3)2体系在熔体中能自发反应生成Al3Zr和Al2O3颗粒,XRD分析结果和熔体温度随时间的变化关系得到了证实.快速水淬试样SEM分析的结果表明,反应按反应-扩散-破裂动力学机制进行.用反应原理图描述了该动力学机制,为其建立了数学模型,分析了化学反应和扩散阻力在反应过程中的影响.     

层状Bi2O2CO3可见光催化活性增强机理研究

本文基于第一性原理方法,研究Bi2O22+和CO32-交替层中氧缺陷生成对晶体结构、能带结构以及光学性质的影响,揭示氧缺陷提高Bi2O2CO3可见光催化活性作用机制。计算结果发现,氧缺陷的存在对Bi2O2CO3的晶胞参数和Bi-O键影响较小,但作为电子施主中心可以向周围原子提供电子,造成Bi2O2CO3电荷分布发生变化,有效减小能带间隙,促进Bi2O2CO3对可见光的吸收,且这种现象随着氧缺陷浓度的升高更加明显。值得注意的是,Bi2O22+层和CO32-层氧缺陷的作用不同。CO32-层中氧缺陷的形成导致费米能级附近出现缺陷能级,改变了电子的跃迁方式。相较于CO32-层,氧缺陷更容易存在于Bi2O22+层中,能够更佳有效地减小Bi2O2CO3的能带间隙,进一步促进Bi2O2CO3对可见光的吸收。随着Bi2O22+和CO32-层氧缺陷浓度增加,Bi2O22+层氧缺陷的作用愈明显,当浓度达到6.25%时,Bi2O2CO3在可见光区的响应显著增强,有利于提高Bi2O2CO3可见光催化活性。本文计算结果解释了实验上氧缺陷增强Bi2O2CO3光催化活性现象,并为今后合成其它含氧缺陷Bi基金属氧化物提供理论指导。     

电化学作用对直流焊接熔滴金属致氧量的影响

在对熔滴金属电化学致氧动力学分析基础上,用试验室自行设计制作的不同碱度系列烧结焊剂,采用在水冷铜板表面进行快速直流埋弧焊接方法提取出无熔池熔滴金属,以获取出熔滴金属质量几何信息并进而进行冶金电化学致氧量分析.结果表明,随着熔渣碱度的增大,钢-渣界面电化学作用愈加强烈,冶金电化学致氧量也愈加突出.就所研究CaO-Al2O3-SiO2渣系而言,当碱度值增至1.52时,冶金电化学致氧程度几乎可以达到与冶金热化学相当的程度,因而在直流焊接工艺制订及高碱度焊接材料研制中是一不可忽视的冶金致氧因素.     

X70管线钢在含CO2库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用动电位扫描、交流阻抗电化学方法和慢应变速率拉伸实验（SSRT）研究了CO2对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂（SCC）行为的影响,并利用扫描电镜分析了不同CO2分压下的断面形貌．结果表明：CO2能够与腐蚀膜FeCO3反应,生成可溶性Fe的络合物Fe（CO3）2^2-,加速X70管线钢腐蚀;CO2与H2O形成H2CO3和HCO3^-,为阴极反应提供H^＋．X70管线钢在含CO2溶液中的SCC机理为氢脆一阳极溶解协同机理,且随CO2分压的增加,氢脆作用增大．     

氧气底吹铜熔池熔炼过程的机理及产物的微观分析

对氧气底吹熔炼过程气体喷吹行为、造锍熔炼化学反应机理及熔炼炉内热工作状态进行理论分析及水模型实验和取样分析验证。结果表明,氧气底吹气流能使熔体形成均匀的扩散区,实现熔体的搅拌,在气体连续相区和液体连续相区,气液、液液之间的相互作用强烈,为炉内化学反应及传热传质提供了良好的动力学条件;氧气底吹熔炼过程在零配煤的情况下能达到自热熔炼,在节能减排方面,该工艺具有很强的优势;获得了铜渣、冰铜和蘑菇头中各组分的形貌,确定了铜渣、冰铜和蘑菇头的物相组成,渣样主要由冰铜相、磁铁矿相、铁橄榄石相和玻璃体相组成,熔炼内的氧势和硫势分布有利于反应的进行,能有效抑制Fe3O4的形成以及降低渣含铜。     

Oxidization mechanism in CaO-FeOx-SiO2 slag with high iron content

Oxidization mechanism in CaO-FeOx-SiO2 slag with high iron content was investigated by blowing oxygen into molten slag so as to oxidize Fe（ Ⅱ）. The relationship between Fe（ Ⅱ ） content and oxidizing time at different temperatures was obtained by chemical analysis. Microstructure of slag was observed by metallographic microscope and SEM. Phases compositions were ascertained by EDXS and XRD. Grain size and crystallizing quantity of magnetite（Fe3O4 ） were determined by image analyzer. The oxidizing kinetic equations were deduced. Confirmed by graphical construction method, Fe（ Ⅱ ） oxidizing reaction in CaO-FeOx-SiO2 slag system is of first order, and the reaction apparent energy Eo is 296. 67 kJ/mol in the pure oxygen and 340. 30 kJ/mol in air. The enrichment and crystal growth mechanism of magnetite（Fe3O4 ） phases were investigated. In oxidizing process, content of fayalite declines, while that of magnetite（Fe3O4 ） increases, and iron resources enrich into magnetite（Fe3O4 ） phase. All these provide a theoretical base for compressive utilizing of those slags.     

阴极结构对SOM法制备金属钽的影响

在CaCl2熔盐中,利用固体氧离子膜(SOM)法电解还原Ta2O5直接制备金属钽。研究了成形压力与烧结温度对阴极形貌及孔隙率的影响,进而获得阴极微结构对产物形貌及氧含量的影响规律。结果表明:阴极片的颗粒尺寸和孔隙率大小是影响电解还原的重要因素;Ta2O5片的孔隙率随着成形压力的增大、烧结温度的升高明显降低;孔隙率大,有利于电解还原的进行,产物颗粒尺寸大;孔隙率小,会导致阴极产物形成致密的金属外层;在成形压力为4MPa经1150℃烧结2h或6MPa经1100℃烧结2h条件下,阴极反应活性良好,电解产物氧含量低。     

Electrochemistry of oxygen ion transport in slag

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｍｅｔａｌｄｒｏｐｌｅｔａｎｄｓｌａｇｉｓａｖｅｒｙｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｓｕｂｊｅｃｔｉｎｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ ,ｓｉｎｃｅｉｔｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｉ     

碱度对直流埋弧焊熔滴阶段电化学致氧的影响

采用试验室设计各种碱度烧结焊剂在两种极性条件下进行快速焊接提取激冷态熔滴金属，应用LECO氧氮分析仪测定其氧氮含量，以间接分析焊接电弧阴极和阳极熔渣／液态金属界面发生的冶金电化学作用。结果表明，在焊丝末端熔滴生长阶段，直流反极性条件下存在电化学增氧，而直流正极性条件下则存在电化学脱氧。试验揭示出碱度对这种冶金电化学作用有着极为重要的影响，随着碱度的增大，受熔渣离子特性电极反应动力学的影响，其产生的与热化学活性理论相反的电化学致氧效应愈加明显，从而成为有必要加以考虑的冶金因素。     

Kinetics of synthesis of Li4Ti5O12 through solid-solid reaction

1. Introduction The solid-solid reaction used in synthesizing various kinds of electrochemical materials has many advantages, such as simple process, without using solvent, saving energy, friendly to the environment and easy to obtain good quality materials like nano-size materials. Recently, the manufacturing of electrochemistry materials has been paid more atten- tion due to its increasing needs. Therefore it is a natural interest to study the synthesis of electro- chemical materials by usin…     

高铝TRIP钢连铸过程中保护渣中Al2O3含量的变化对渣膜传热的影响

高Al含量TRIP钢在连铸过程中钢液中的[Al]易与保护渣中的SiO2发生反应,使保护渣中Al2O3含量从3%快速增加至30%左右,导致保护渣的传热性能发生改变,影响连铸坯的质量和连铸工艺操作.利用结晶器保护渣渣膜热流模拟仪研究Al2O3含量对Al-TRIP钢保护渣传热的影响,并利用扫描电镜、X射线衍射仪分析渣膜的结晶相.结果表明:当Al2O3含量从3%增加到20%时,保护渣的热流密度显著降低;当保护渣的Al2O3含量从20%增加到30%时,保护渣的热流密度先增加后减少;随w(Al2O3)/w(SiO2)比值的增大热流密度逐渐降低,并且在本实验条件下保护渣中会析出CaF2晶体.     

氟盐对炼镁还原渣中氧化铝浸出率的影响研究

以白云石和菱镁石为原料以铝粉为还原剂真空热还原炼镁过程中添加氟化钙可使镁还原率提高5%以上,还原温度降低50℃,还原后还原渣的主要物相为CaO.2Al2O3,加入的氟化钙在还原过程会参与反应生成氟铝酸钙。在实验室以氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液对该含氟盐还原渣中氧化铝的浸出进行了研究,研究结果表明:经碱液浸出后还原渣中的CaO.2Al2O3全部被分解,还原渣中的氧化铝浸出率在70%以上,浸出渣的主要物相为CaCO3。含氟盐炼镁还原中氧化铝的浸出率比不含氟盐的氧化铝浸出率低10%以上,在还原过程中生成的氟铝酸钙和浸出过程中生成的水合铝酸钙是导致氧化铝损失增加的主要原因。     

Effect of electrolysis voltage on electrochemical reduction of titanium oxide to titanium in molten calcium chloride

The electrochemical reduction of solid TiO2 directly to solid metal is a ptomising alternative to the current Kroll process. The present work is aimed at studying the effect of electrolysis voltage on the rate of electrochemical reduction. The products of electrochemical reduction of TiO2 and Ti2O were examined using the scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The results show that Ti2O was reduced to low valent titanium oxide at 1.5 -1.7 V, which was the result of ionization of oxygen. TiO2 and Ti2O were reduced to titanium metal at 2.1-3.1 V, which was the co-action of ionization of oxygen and calciothermic reduction. The oxygen content decreased rapidly with voltage increasing from 2.1 to 2.6 V, while it changed little from 2.6 to 3.1 V. The optimized cell voltage was 2.6-3.1 V.