氯化物熔盐中锆的氯化过程及阳极溶解研究

发布时间：2025-07-05 11:10

　　随着社会对清洁能源需求的快速增长,核电对于优化能源结构、减少环境污染、促进经济能源可持续发展具有重要战略意义。锆以较低的热中子吸收截面、较高的导热率及良好的机械性能成为核工业的重要稀有金属材料。目前,我国大部分核级锆主要依赖进口,高纯锆的生产及精炼一直备受关注。传统锆的电解精炼技术主要采用固态电极间歇生产,温度高、消耗大、连续性差。此外,含锆电解质ZrCl₄均为直接引入,不但由于其吸水性造成存储和运输不便,而且较低的升华温度（331℃）会给操作带来极大的困难。因此,有必要寻找新工艺来改善精炼过程的间歇生产,简化ZrCl₄电解质的引入,实现电解精炼Zr的连续化生产。针对现有精炼工艺的不足,本课题拟在原位生成LiCl-KCl-ZrCl₄熔盐中对Zr实施连续化电解精炼。目前,本文主要研究了精炼过程中所需ZrCl₄电解质的制备过程,利用电负性差异使CuCl、SnCl₂在LiCl-KCl熔盐中对Zr进行氯化,并通过电化学方法研究了氯化反应过程的动态电化学行为,监测了氯化反应的进程。此外,研...

【文章页数】：156 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１全球锆的消费情况Ｍ??Ｆｉｇ．１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｗｏｒｌｄ??

铪冶金体系和锆铪化学制品产业的快速发展［１７，?２２］。我国锆英砂精矿的年产量约６万吨左??右。随着我国经济的高速发展，中国锆的消费量远远超过其他国家而成为第一消费大国，??全球锆消费结构如图１．１所示。国产锆英砂远不能满足陶瓷、铸造、耐火材料、锆化学制??品等行业的需求，９０％....

图１．３熔盐电解法制备Ｚｒ的工艺流程??Ｆｉｇ．ｌ?．３?Ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｚｒ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｏｌｔｅｎ?ｓａｌｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ??

盐电解法能够得到延性金属锆［２８］。随后，各国研宄者开始对含有四氯化锆或锆氟酸钾的??熔盐进行电解制备锆，并取得了一定的成就［３Ｗ８］。??吴延科等％?％采用电解锆氟酸钾熔盐制取了金属锆，基本工艺流程见图１．３。电解??在密封的电解槽中进行，一般在惰性气氛下进行，采用惰性阳极对含....

图１．７电解精炼Ｚｉ？的原理图［５５】??Ｆｉｇ．?１．７?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏ－ｒｅｆｉｎｉｎｇ?Ｚｒ??

图１．７电解精炼Ｚｉ？的原理图［５５】??Ｆｉｇ．?１．７?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏ－ｒｅｆｉｎｉｎｇ?Ｚｒ??精炼过程主要包括阴极过程和阳极过程，图１．７为电解精炼Ｚｒ过程的原理图。以含??有杂质的粗锆作为阳极材料，以纯锆作为阴极材料，通直流电后....

图２．１?ＬｉＣＨＣＣｌ二元体系的相图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＬｉＣｌ—ＫＣｌ?ｂｉｎａｒｙ?ｓｙｓｔｅｍ??

第２章实验部分??和碱土金属的氯化物或氟化物体系。结合以上几个方面考虑，本研宄采用较成熟的两种??熔盐的混合物，即ＬｉＣＨＫＣ１共晶熔盐体系，作为基础电解质。如图２．６所示，由ＬｉＣｌ－??ＫＣ１二元组成相图可知，当ＬｉＣＨＫＣｌ熔盐体系的摩尔比为５８：４１时（质量比为９：７），....

本文编号：4056009