柳旭
,
王鑫
,
彭家庆
,
王力军
,
陈松
,
吴延科
,
陈洋
稀有金属材料与工程
以氯化钾和四氯化铪为原料,通过气-固反应直接制备出了氯铪酸钾.首先考察了氯化钾与四氯化铪混合同一坩埚内加热及分别放入不同的坩埚加热两种加料方式对产物的影响,结果表明采取后一种加料方式反应较充分；之后分析原料配比、反应温度及时间对产物的影响,并对得到的产物进行XRD、EDS及SEM分析.XRD结果表明,产物为氯铪酸钾,由EDS分析可知,产物中钾原子与铪原子的摩尔比为2.11 (nK∶nHf=2.11),与纯氯铪酸钾中钾与铪的摩尔比2∶1接近,说明产物中大部分为氯铪酸钾.制备氯铪酸钾较理想的反应条件为:采用分开放料的加料方式,氯化钾与四氯化铪的质量比为1∶2,反应温度为450℃,反应时间为3h.
关键词:
氯铪酸钾
,
制备
,
表征
柳旭
,
王力军
,
陈松
,
吴延科
,
王鑫
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.02.022
铪因其优异的性能而具有非常重要的应用价值.总结了国内外金属铪的制备方法和研究现状,主要介绍了热还原法(包括镁还原、钙还原、铝还原)和熔盐电解法(包括传统的熔盐电解及直接熔盐电脱氧)制备铪的工艺流程及研究进展,并对各种方法的优劣进行了分析.热还原法利用金属镁、钙等为还原剂还原金属的氯化物或氧化物制备铪,其中,镁还原法因工艺成熟、产品质量稳定,目前是工业上生产铪的主要方法,存在的问题是工序复杂且为间歇性生产；钙还原法虽然有着过程简单,回收率高的优点,但对原料的纯度要求很高,产品纯度一般也较差；铝还原法因易生成铝铪合金不利于工业应用.熔盐电解法是在熔盐电解质中电解铪的化合物制备铪,其中,传统的熔盐电解法具有工艺流程短、操作简单、成本低的优点,存在的问题是电流效率较低；新型的熔盐电脱氧法为铪的制备提供了新思路,进一步缩短了工艺流程,存在的问题是电流效率低,脱氧不完全会导致产品中含氧量较高,这将在一定程度上限制其工业应用.除镁还原法外,目前这些制备方法多限于实验室规模的研究,今后最有希望在工业上应用的是传统的熔盐电解法,但距离产业化应用尚需进行深入研究和扩大实验验证.
关键词:
铪
,
制备
,
进展
彭程
,
陈松
,
吴延科
,
王力军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2010.02.018
研究了在KCl-KBF_4体系和KCl-KBF_4-B_2O_3体系中熔盐电解法制备硼粉的工艺条件.对KCl-KBF_4体系采用正交试验法研究了熔盐配比、温度、阴极电流密度和电解时间对硼粉纯度及电流效率的影响,得到的最佳实验条件为:KCl:KBF_4为5:1,温度750℃,阴极电流密度1.5 A·cm~(-2),电解时间3 h.该条件下能得到纯度95%以上的球形非晶态硼粉,电流效率可达到80%以上.KCl-KBF_4-B_2O_3体系熔盐电解得到超细球形硼粉,但电流效率低,产品难以收集,杂质含量较高.
关键词:
熔盐电解
,
硼粉
,
KCl-KBF_4体系
,
KCl-KBF_4-B_2O_3体系
徐志高
,
吴延科
,
张建东
,
王鑫
,
张力
,
王力军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2010.03.023
锆铪分离技术是生产核级锆和核级铪的核心技术.描述了锆铪的火法分离和湿法分离技术的现状,特别是甲基异丁基酮-硫氰酸法、磷酸三丁酯法、三辛胺法和改进的N235-H2SO4法等溶剂萃取分离锆铪的工业技术,并对各种工艺流程的优劣进行了技术和经济分析.此外,还重点介绍了锆铪溶剂萃取分离技术的新进展,采用的萃取剂主要包括:酸性含磷萃取剂(P2O4,Cyanex 923,Cynaex 925,PC-88A和Cyanes 272)、异构酸萃取剂(Versatic acid 10)、碱性胺类萃取剂(Aliquat 336)、醚类萃取剂(DC18C6,18C6,B15C5和PEG2000)、螯合萃取剂(LIX84-IC)、协同萃取体系(螯合萃取剂与中性含磷萃取剂)和中性含硫萃取剂(DBSO)等.酸性含磷萃取剂和醚类萃取剂对锆铪分离有较好的效果,对其萃取机制、热力学和动力学等基础性研究较多.这些分离技术仅限于实验室规模的研究,距离产业化应用尚需进行深入研究和扩大实验验证.由于采用溶剂萃取分离锆铪技术会产生环境污染问题,加强绿色锆铪分离工艺的研究和开发是锫铪溶剂萃取分离技术的发展方向.
关键词:
锆
,
铪
,
分离
,
进展
叶章根
,
陈松
,
李文良
,
吴延科
,
王力军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.05.020
研究了NaCl-KCl-K2 HfF6体系下,以海绵铪和还原铪粉作可溶性阳极,不锈钢为阴极,熔盐电解精炼铪的工艺条件.采用X射线衍射物相分析(XRD)对不同方法制备的铪氟酸钾进行了分析,采用示差扫描量热法(DSC)测量了NaCl-KCl-K2 HfF6熔盐体系的熔点,采用扫描电镜(SEM)对该熔盐体系下电解精炼得到的铪粉进行了观察,并采用激光衍射散射式粒度分布测定仪测定了铪粉的粒度分布.结果表明氟硅酸钾烧结法制备的铪氟酸钾纯度高,无有害杂质.最佳工艺条件为:熔盐组成为K2 HfF620％(质量分数),NaCl∶ KCl为1∶1(摩尔比)；电解温度750℃；阳极料为海绵铪和还原铪粉时,电流密度分别为1.2和0.5 A·cm-2.在此条件下得到的铪粉精炼效果良好,产品主要杂质总含量降低至0.07％以下.阴极电流密度较低时,电解得到的铪粉形貌是粗大的块状颗粒,粒度分布在80～150 μm之间.增大电流密度,铪粉粒度减小,并出现类似树枝状形貌.进一步增大电流,出现细小的不规则颗粒,粒度分布在40 -90 μm.增加电解时间可以提高杂质元素与铪之间的分离效果.
关键词:
熔盐电解
,
精炼
,
K2HfF6
,
铪粉
吴延科
,
陈松
,
徐志高
,
王力军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2009.01.014
研究了在熔盐电解过程中锆粉的微观形貌和粒度的变化过程. 通过差热分析确定了熔盐电解质的熔点及其在电解过程中的变化. 分别采用扫描电镜分析、粒度分析和化学成分分析对得到的锆粉进行了研究,电解初始2 h得到的锆粉为不规则形貌,粒度范围为20～60 μm,随后2 h为树枝状形貌,粒度约为100 μm. 分析了不同电解条件对锆粉的微观形貌、 粒度和纯度的影响,得到了纯度大于99%的锆粉.
关键词:
熔融盐电解
,
锆粉
,
粒度
,
形貌
邱建杰
,
陈松
,
吴延科
,
王力军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2011.01.015
研究了不同配比的NaCl-K2ZrF6熔盐体系的熔点,K2ZrF6:NaCl=3:7的熔点较低为721℃.在此基础上,研究了熔盐配比、阴极电流密度、电解温度等因素对NaCl-K2ZrF6熔盐体系电解精炼电流效率的影响,结果表明阴极电流密度、电解温度均与电流效率成反比.采用XRD及元素含量分析等方法研究了电解精炼产品质量.较佳的工艺条件为K2ZrF6:NaCl为3:7(%,质量分数),温度800℃,阴极电流密度1 A·cm-2,在此条件下,电流效率可达84%以上.阴极锆为合格的工业级锫产品,产品中Fe,Ni,Cr,Mn等杂质分别由2700×10-6,540×10-6,350×10-6,400×10-6降低到30×10-6,10×10-6,18 ×10-6,100×10-6以下,产品纯度达到99%以上.
关键词:
熔盐
,
电解精炼
,
锆
,
NaCl-K2ZrF6体系
张建东
,
陈伟东
,
吴延科
,
徐志高
,
王力军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2010.06.027
锆英砂碱熔法(一酸一碱法)生产氯氧化锆错生大量的废碱水和锆错硅渣,直接排放将对环境造成极大的污染,也是对烧碱和锆资源的巨大浪费.简要介绍了废碱水和废硅渣的来源及性质,重点介绍了废碱水和锆硅渣的回收利用方法及其研究进展.废碱水回收利用方法主要有制备水玻璃、工业用氢氧化钠、偏硅酸钠等,锆硅渣回收利用方法主要有制备复合型聚合硅酸铁铝(PSAF)絮凝剂、白炭黑以及中和处理、锆元素回收等,并对各种回收利用方法的优劣进行了技术和经济分析.相比之下,利用废碱水生产工业用氢氧化钠和锆硅渣中锆元素回收具有流程短、设备简单、投资少等优点,且经济和环境效益显著,将有极好的应用前景.此外,还介绍了废碱水和锆硅渣综合回收利用方法,主要有制备五水偏硅酸钠、层状硅酸钠等.综合回收利用可较为充分的回收废碱水和锆硅渣中有价成分,不产生二次污染,有较好的应用前景.但目前还停留在实验室研究阶段,距离工业化应用尚需进行深人研究和扩大实验验证.
关键词:
废碱水
,
锆硅渣
,
回收利用
,
进展
徐志高
,
王力军
,
吴延科
,
池汝安
,
吴明
,
阳慧芳
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.02.015
以二异丁基甲酮(DIBK)为萃取剂,二(2-乙基己基)磷酸酯(P204)为改质剂,利用对数函数外推法对DIBK-P204体系从HSCN介质中萃取锆和铪的热力学进行研究,结果表明:锆铪与SCN-所形成配合物的一级稳定性常数分别为1×101007和l×10-0.12,DIBK-P204体系萃取锆和铪的热力学平衡常数分别为lg(K12,Zr)=5.00和lg(K12.Hf)=-4.69,焙变分别为△Hzr=-13.76 kJ·mol-1和△HHf=-13.05 kJ·mol-1,说明对锆铪的萃取反应为放热反应,升高温度不利于萃取反应的进行,并计算出常温下萃取反应的自由能变分别为△Gzr=-28.06 kJ·mol-1和△GHf=26.32 kJ·mol-1,熵变分别为△Szr =48.78 J·(K·mol)-1和△SHf=-134.30 J·(K·mol)-1.
关键词:
DIBK
,
错
,
铪
,
萃取
,
热力学
