冰晶石熔盐介质中铝热还原月壤模拟样钛铁矿

稀有金属, 2016, 45(5): 1278-1283.

冰晶石熔盐介质中铝热还原月壤模拟样钛铁矿

石忠宁 ^1, , 谢开钰 ^2, , 关苹苹 ^3, , 刘爱民 ^4, , 胡宪伟 ^5, , 高炳亮 ^6, , 王兆文 ^7,

1.东北大学,辽宁沈阳,110819

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基金项目: 教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-13-0107) 国家自然科学基金(51322406)

关键词：铝热还原 , 冰晶石熔盐 , 钛铁矿 , 月球资源原位利用

Aluminothermic Reduction of Lunar Soil Simulant Ilmenite in Cryolite Molten Salt Media

Keywords： aluminothermic reduction , cryolite melts , ilmenite , in-situ lunar resource utilization

以月球资源原位利用为目的,研究了在冰晶石熔盐介质中铝热还原钛铁矿制备铝钛铁合金.热力学计算表明,在960℃,铝热还原钛铁矿的相关反应在热力学上可以自发进行.在组成(质量分数,下同)为47.14％NaF-42.86％AlF3-10％FeTiO3的960℃冰晶石介质中进行铝热还原,研究还原剂用量和还原时间对合金产物的影响.还原产物用XRF、XRD、SEM和EDS进行分析.结果表明,合金产物中有Al、Ti、Fe和少量Si,产物的主要物相是Al3Ti.随着铝用量的增加,合金产物中Ti的含量逐渐减少,而Fe的含量逐渐增加;随着反应时间的延长,产物中Al3Ti的含量增加.在冰晶石熔盐体系中进行铝热还原2h、还原剂用量为理论用量3倍时,铝中钛含量最高可达18.82％.低还原剂用量和较长还原时间在冰晶石熔盐介质中还原钛铁矿,可实现Ti/Fe分离;还原反应为原子态的铝还原溶解为离子态的Ti4+得到Al-Ti合金.

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