冰晶石熔盐体系电解制备金属钒的研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:liujj08
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钒广泛应用于钢铁行业、航空工业、能源、核工业和化工石油等领域,但工业制备金属钒工艺存在生产不连续、工艺复杂、成本高等缺点,从而限制了金属钒的应用。熔盐直接电脱氧(FFC)法是一种连续、低成本制备难熔金属新工艺,为金属钒的制备提供了一种新思路。但目前研究主要集中于CaCl2等碱金属氯化物熔盐体系,由于氯化物体系易吸潮、金属在熔盐中溶解度高导致背景电流大,电流效率低,且产物易被碳污染及易析出氯气等缺点,因此本研究以工业冰晶石为熔盐体系作为电脱氧反应的媒介。以多钒酸铵为原料经预成型,煤气还原,烧结后得到V2O3片为阴极电解制备金属钒,以缩短工艺流程、提高电解效率。本课题考察了煤气流量、还原温度和还原时间等对钒含量的影响,确定了最佳烧结条件。结果显示最佳的工艺条件为:成型压力为245MPa、粘结剂用量2%、含水率21.21%、煤气流量1L/min、还原温度750℃、还原时间30min、烧结温度1200℃、烧结时间2h,得到纯度为90%以上的V2O3阴极片。以石墨坩埚为阳极,V2O3片为阴极,在工业冰晶石熔盐中电脱氧制备金属钒。确定了最佳工艺参数:电解温度为1000℃、电解时间3h、槽电压3.5V、氧化铝浓度0.3%-0.5%,电流效率可达43.80%、回收率94.82%。还原机理研究表明V2O3中的氧通过离子化而脱除,还原历程为:V2O3→VO→V;O2-与[AlF4]-或[AlF6]3-所形成的Al2O2F42-是电解速率高于氯化物体系的原因所在。
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