液态银在熔渣中FeO的电解还原相关研究中的应用

来源 :武汉科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liqi1987712
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在环保和节能问题日益突出的今天,传统冶金技术的弊端日渐明显,一种绿色环保的提取金属的新技术——“可控氧流还原”得以发展,但与此技术相关的基础研究较为缺乏,其中一个原因是难以找到合适的电极。液态Ag导电性好、抗氧化能力强;另外铁在液态Ag中几乎不溶解。基于这些特性,本文主要研究了液态Ag电极在熔渣中FeO的电解还原相关研究中的应用,以期为在冶金中扩大Ag的应用范围提供参考,并为后续可控氧流还原技术的开发提供依据。首先采用MgO稳定的氧化锆管构建可控氧流电池,利用线性扫描伏安曲线确定出对电解还原提铁有利的CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO五元渣系组成。在此基础上,采用构建的内装有液态Ag的固体电解质管状电池新装置测定了熔渣中FeO的活度,结果表明:电池开路电位随着熔渣中FeO的含量的增大而减小,而获得的FeO活度相应增大。FeO活度测定值介于利用Factsage热力学软件和正规离子溶液模型的理论计算值之间。测定结果也表明熔渣中FeO活度相对理想溶液呈现正偏差。分别采用液态银和铁棒做工作电极,采用开路电位、线性扫描伏安法、循环伏安法研究了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO熔渣中FeO的电化学行为。发现选用Ir丝插入液态银中作工作电极得到的熔渣循环伏安曲线不稳定,重现性差,因此液态银不适合作为工作电极进行熔渣组元高温电化学行为研究。而铁棒做工作电极时电流较大,无法确定渣中Fe2+的还原是否可逆。采用MgO或Y2O3稳定的氧化锆管,内装液态Ag作为阳极,外加1.5V(或2V)电压,分别在1623、1673、1723K的温度下,进行了从内装5.2%CaO-42.3%SiO2-8.1%Al2O3-14.4%MgO-10%FeO(wB)熔渣的铁坩埚(兼作阴极)中提取金属铁的研究,结果表明:升高温度有利于电解还原Fe枝晶的析出,并且温度越高,生成的铁枝晶越多。铁坩埚上铁枝晶的析出与阴阳极之间熔渣的电阻有关,氧化锆管离铁坩埚壁越近,越容易析出铁枝晶。熔渣对氧化锆固体电解质的侵蚀主要是以渗透为主,同时还伴有少量的ZrO2的溶解,熔渣与氧化锆界面均没有明显的新相生成。在1623K到1723K的温度之间,温度越低,熔渣对氧化锆的侵蚀越严重,这可能是由于低温下熔渣中未被还原的FeO含量很高,导致对氧化锆的侵蚀严重。
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