论文部分内容阅读
钨是一种稀有的战略性金属,近年来钨矿资源消耗迅速增长,钨的储藏量和可开采量日益减少。对含钨废料进行高效回收再利用,对发展利用自然资源和推动生态循环经济具有重要意义。本论文针对目前二次钨资源的回收现状,提出了采用熔盐电解废碳化钨一步回收钨粉的方法。论文研究750℃NaCl-KCl熔盐体系中不同电解条件对阴极产物成分、粒度及形貌的影响,获得制备钨粉的阴极最佳工艺,采用不同电化学暂态技术研究电解后溶解进入NaCl-KCl熔盐中的钨离子的阴极还原行为;并探讨了600℃CaCl2-NaCl低温熔盐中电解废碳化钨制备钨粉的可行性和阴极反应过程。 首先,针对750℃NaCl-KCl熔盐体系电解废碳化钨,探讨了阴阳电极间距、电流密度、电解方式等条件对阴极制备钨粉的影响。结果表明:随着阴阳极极间距的增大,阴极产物的物相由W2C向W转变,极间距45mm的阴极产物为金属钨粉。随着阴极电流密度的增加,产物颗粒尺寸呈现出先减小后增大的趋势,阳极电流密度为0.06Acm-2,阴极电流密度为0.125A cm-2时,获得钨粉颗粒尺寸最小,粒径约100nm。 接着,对电解后进入NaCl-KCl熔盐介质中的钨离子的阴极还原行为进行研究。采用循环伏安法,方波伏安法,计时电位法,计时电流法,电化学阻抗法等方法,对钨离子/钨电极反应可逆性,阴极反应转移电子数,阴极反应控制步骤,钨的形核长大方式以及钨离子阴极还原难易程度等问题进行分析。结果表明:还原峰电位不随扫描速率和频率而改变,峰电流随着扫描速率和频率的增加而变大,且与扫描速率开方,频率开方呈过坐标原点的线性关系,说明钨离子/钨的还原反应是受钨离子扩散控制的可逆过程,反应转移电子数为2,钨的形核长大方式为三维晶核逐渐形核,阴极反应电荷转移阻抗随阴极过电位的增大而减小。 最后,对比NaCl-KCl熔盐体系,在600℃CaCl2-NaCl低温熔盐体系中对电解废碳化钨制备钨粉进行优化,探讨熔盐中钨离子的阴极反应过程。结果表明:废碳化钨在CaCl2-NaCl体系中可以发生电化学溶解,对应电荷转移阻抗为5.108Ωcm2。恒压电解后在阴极可以获得颗粒尺寸约为50nm的金属钨粉。熔盐中钨离子的阴极还原是受钨离子扩散控制,两步转移3个电子,即由W(Ⅲ)→W(Ⅰ)→W(0)的可逆过程。论文研究结果对回收废碳化钨-钴类硬质合金等含钨废料具有启发和借鉴意义。