《金屬鈦電解提取理論研究》是依託北京科技大學，由朱鴻民擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：金屬鈦電解提取理論研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：朱鴻民
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
申請者提出了利用可溶陽極熔融鹽電解獲得高純度金屬鈦的方式，而此類可溶陽極可以是通過二氧化鈦的碳熱還原獲得具有金屬導電性的鈦的碳氧化物（TiCxOy），也可以是熔融鹽中溶解二氧化鈦或者固體二氧化鈦的電解產物。本項目將就二氧化鈦的碳熱還原、固體以及熔體二氧化鈦電解、以及可溶陽極的溶出與陰極沉積等各個環節進行系統的基礎理論研究。明確鈦的碳氧化物的化學熱力學特徵和固溶特性、確立碳熱還原獲得陽極原料的最佳條件；研究二氧化鈦熔體與固體電解還原的電極過程動力學、探索高效率獲得電解獲得初級金屬鈦的途徑；確立利用碳熱還原產物和二氧化鈦電解產物作為陽極電解溶出並在陰極獲得高純度金屬鈦的電解條件；最終為建立低成本、低污染的金屬鈦冶金流程奠定基礎。
結題摘要
本項目以一種新的高純鈦電解冶煉技術（USTB鈦冶煉工藝）為基礎，對碳熱還原合成（TiCxO1-x）的機理，TiCxO1-x陽極溶出和鈦離子陰極沉積進行了系統的研究，建立起鈦金屬的新型、環保流程，並將原料的對象進一步擴展到高鈦渣甚至鈦鐵礦，提出碳還原-分離-融鹽電解整體流程，為建立高效、低污染、低成本金屬鈦提取確立奠定基礎。 首先研究以TiO/TiC，TiO2/TiC，TiO2/C分別作為原料氬氣氣氛下高溫處理，通過射線衍射，四探針電阻率測試儀, 差示掃描量熱法（DSC）, 第一性原理計算和Rietveld 精修對不同熱處理溫度不同碳氧配比的熱處理產物的結構和熱力學性質進行詳細的研究。結果表明， Ti-C-O固溶體熱容具有加和性質，TiC1-xOx是一種具有偏聚空位結構的連續固溶體，在0 K下不同x下的混合焓，計算得到的混合焓在30kJ/mol左右。 其次，研究不同O/C比例鈦碳氧（TiCxO1-x）固溶體材料的陽極溶解機理進行了詳細研究，結果表明，不同O/C比例的鈦碳氧（TiCxO1-x）固溶體材料均可在相同的電解條件下發生電化學溶解。而TiCxO1-x 固溶體材料中O/C比例的變化僅影響陽極氣體產物的成分，對溶出Ti離子的價態並無影響。陽極電解電勢僅影響其溶出Ti離子的價態，對陽極氣體成分無任何影響。採用循環伏安法、計時電位法、計時電流法、方波伏安法等電化學方法對Ti2+的陰極沉積行為進行了探討。結果表明，Ti2+的陰極沉積是一個二電子得失的還原反應，受Ti2+的擴散步驟控制。初始電流密度、熔鹽中Ti2+濃度的變化均會對陰極沉積物形貌產生較大影響。 最後，詳細的進行了TiO2與SiO2、MgO在碳熱還原過程；攀枝花釩鈦磁鐵精礦、鈦精礦和高鈦渣為原料，製備出Fe-Ti2CO-MOx複合物；還原產物Fe-Ti2CO-MOx複合物的分離提純過程的研究。結果證明基於USTB新型鈦冶煉方法提出的鈦鐵複合礦物鈦冶金新流程成為可行。
