《熔融氧化物體系電解製備液態鐵及其合金的基礎研究》是依託北京科技大學，由焦樹強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：熔融氧化物體系電解製備液態鐵及其合金的基礎研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：焦樹強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬以全氧化物熔體作為電解質，採用Cr-Fe合金作為惰性陽極，以氧化鐵及其它金屬氧化物等為活性物質原料，在熔融氧化物電解質體系中電解得到液態鐵及其合金，氧離子在陽極界面放電生成氧氣。項目在成功電解提取液態Fe、Fe-Ni、Fe-Cr-Ni等基礎上，弄清不同組分Cr-Fe合金在熔融氧化物體系的耐腐蝕性能，獲得熔體電解質各組分對於氧離子陽極過程及金屬離子陰極過程的影響機制，揭示氧離子在Cr-Fe合金陽極界面轉化及放電機理。可期望的研究成果對熔鹽電化學理論及鋼鐵冶金新工藝的推進有重要價值。
結題摘要
熔鹽電解是金屬冶金提取工業不可或缺的關鍵技術。石墨通常被選做陽極，將不可避免的排放大量CO2溫室氣體。針對這一問題，本項目提出以全氧化物熔體為電解質，採用超合金或其他惰性金屬為陽極，以氧化鐵及其它金屬氧化物等為活性物質原料，在熔融氧化物電解體系中電解得到液態鐵及其合金，陽離子在陽極界面放電生成氧氣。圍繞上述研究內容，分析了氧化物電解質的基本物化性質，討論了不同因素對熔融氧化物體系電導率、熔點、光學鹼度及密度等的影響。明確了惰性陽極在高溫熔鹽中的反應機理，探究了K2CO3-Na2CO3和NaOH熔鹽中不同種類惰性陽極界面動力學過程，分析了惰性陽極鈍化膜形成機制，明晰了陽極界面析氧機理，得到了K2CO3-Na2CO3和NaOH熔鹽中合適的惰性陽極。研究了含Fe2O3的全氧化物體系中鐵離子的電化學還原機理，測量和計算了電解質體系的物理化學性質，明確了電解質體系中鐵離子及鎳離子、鉻離子的電化學還原行為，探討了不同實驗條件下鐵單質及鐵合金共同沉積過程，獲得了電解提取液態金屬鐵及其合金的最優條件。計算了含TiO2的全氧化物體系中氧化物在電解過程中的還原順序，獲得了Ti在陰極上的沉積機理，明晰了以液態鐵作為陰極在該體系中製備Fe-Ti合金的可行性和機理，研究了含TiO2和SiO2的氧化物體系中電解製備Ti-Si合金的方法，分析了以液態鐵為陰極電解製備Ti-Si-Fe的可行性和機理。本項目研究成果對熔鹽電化學理論及鋼鐵冶金新工藝的推進有重要價值。本項目總計發表SCI論文8篇，國內外學術會議論文/口頭報告多次，申請並獲授權發明專利4項，負責人獲2017年國家傑出青年基金資助，入選2017年科技部中青年科技創新領軍人才，培養博士生3名，碩士生2名。
