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铝电解槽余热回收利用的基础研究

王兆文 , 高炳亮 , 石忠宁 , 胡宪伟 , 于亚鑫 , 陈广华 , 王超 , 陶文举

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2010.z1.003

提出了利用熔盐换热系统回收利用铝电解余热的技术观点,并提出铝电解槽余热回收与氧化铝生产管道化熔出利用余热相结合的熔盐介质循环体系.系统地研究了换热系统与电解槽结构结合的问题,电解槽温度场优化的问题,换热介质的物理化学性质等问题.完成了2000A新型可换热铝电解槽的研制和试验工作,试验结果表明该电解槽可以平稳的运行,并可成功回收侧部散热量的80%,在回收热量的同时,还可以通过换热系统的运行,来人为控制电解槽的侧部结壳厚度,实现铝电解槽炉帮的可控制.

关键词:

连续变化电导池常数法测定电导率的等效电路分析及应用

胡宪伟 , 王兆文 , 路贵民 , 石忠宁 , 曹晓舟 , 崔建忠 , 赵兴亮

中国有色金属学报

通过分析所得的交流阻抗谱,探讨了采用交流阻抗技术使用连续变化电导池常数法测定溶液和熔盐电导率的合理实验条件.通过对交流阻抗等效电路进行分析,认为实验电路的交流阻抗过程是电化学极化与浓差极化共同控制的过程,对于溶液来说,扩散体现出Warburg扩散特性,而熔盐的扩散体现出Gerischer特性.采用边连续变化电导池常数公式进行电导率计算时,对应的电路电阻最好选择对所得的Nyquist图拟合分析所得的溶液/熔盐与电极及导线电阻之和.如果考虑拟合误差,也可以采用读取高频率时电路电阻的方法来进行计算.

关键词: 连续变化电导池常数法 , 电导率 , 等效电路

冰晶石熔盐介质中铝热还原月壤模拟样钛铁矿

石忠宁 , 谢开钰 , 关苹苹 , 刘爱民 , 胡宪伟 , 高炳亮 , 王兆文

稀有金属

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.

关键词: 铝热还原 , 冰晶石熔盐 , 钛铁矿 , 月球资源原位利用

单水氢氧化锂制备氧化锂的研究

张世镖 , 高炳亮 , 王兆文 , 石忠宁 , 胡宪伟

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.09.007

研究了一种以单水氢氧化锂为原料制备高纯度氧化锂的新型真空热分解工艺.考察了坩埚材质对真空加热单水氢氧化锂制备氧化锂的影响及其反应机制,并探索了制备氧化锂的最佳条件.实验结果表明,坩埚材质对真空加热单水氢氧化锂的产物有显著影响,在锂化刚玉坩埚中能够获得高纯度的氧化锂;在石墨坩埚和镍坩埚中分别得到中间产物碳酸锂和无水氢氧化锂,延长950℃保温时间能得到纯度较低的氧化锂;在铁坩埚中不能得到氧化锂.提高温度及延长高温保温时间都能一定程度上提高锂化刚玉坩埚中产物氧化锂的纯度.采用新的真空热分解工艺在锂化刚玉坩埚中得到纯度高于98.9％的氧化锂.与传统氧化锂的制备方法相比,此新型真空热分解工艺采用的原料易取好保存,简化了氧化锂的制备流程,降低了生产成本,且操作简便.这对工业上低成本大量生产氧化锂具有重要意义.

关键词: 氧化锂 , 单水氢氧化锂 , 真空热分解 , 制备

镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的研制

王兆文 , 罗涛 , 高炳亮 , 胡宪伟 , 于旭光 , 邱竹贤

稀有金属材料与工程

采用热压烧结的方法制备了镍铁尖晶石基金属陶瓷试样,用于铝电解的惰性阳极.实验制得了相对密度大于98%的阳极试样,并研究了试样的导电性能和抗电解质腐蚀性能.结果表明,所得的阳极试样的电导率随温度的升高而增大,在900℃时电导率在40Ω-1·cm-1～60Ω-1·cm-1之间.在电解过程中,阳极电压降平稳(2.8 V～3.2 V),表明阳极的电阻在电解过程中没有明显变化,导电性能稳定.用反电动势法测量电解反应的分解电压为2.2 V～2.5 V,表明电解反应为2Al2O3=4Al+3O2,电极呈现良好的惰性.电子显微分析表明,试样抗冰晶石-氧化铝熔盐腐蚀的性能良好,电解质通过对Fe2O3的溶解来腐蚀阳极.

关键词: 镍铁尖晶石 , 惰性阳极 , 铝电解 , 电导率 , 抗腐蚀

氟化物熔盐中含钕及钕-氧络合离子存在形式的研究

胡宪伟 , 王兆文 , 罗旭东 , 路贵民 , 崔建忠 , 陈广华

稀土 doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2008.05.014

采用冰点降低法分别研究了以LiF为溶剂的稀LiF-NdF3熔盐中Nd-F离子团及LiF-NdF3-Li2CO3熔盐中Nd-O-F离子团的非氟离子的个数.结果表明,在以LiF为溶剂的稀LiF-NdF3熔盐中,Nd-F离子团中Nd3+的个数为2,这种离子团最可能的存在形式为Nd2F7-;而在以LiF为溶剂的稀LiF-NdF3-Li2CO3熔盐的含Nd3+,O2-离子团中,Nd3+与O2-的个数比为1,认为这种离子团最可能的存在形式为Nd2O2F42-.由此而得到的关于熔盐离子结构的信息对于理解工业实际应用的高NdF3含量的电解钕熔盐结构会有很大帮助.

关键词: LiF-NdF3(-Li2CO3)熔盐 , Nd-F离子团 , Nd-O-F离子团 , 冰点降低法