nacl-cacl2-cawo4体系熔盐电解制备钨粉的研究

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1、分类号：密级：公开学号：6720110302单位代码：10407硕士学位论文论文题目:NaCl-CaCl-CaWO4体系熔盐电解制2备钨粉的研究研究方向熔盐电化学专业名称冶金工程研究生姓名王坤导师姓名、职称廖春发教授2014年1月1日江西·赣州万方数据摘要通过熔盐电解法直接电解钨酸盐制备钨粉，能够简化传统制钨工艺的流程，同时熔盐电解法还是一种比较好的提纯技术，通过预电解可除去电活性比钨大的杂质，从而制得纯度较高的钨粉。前期实验研究表明在NaCl-CaCl2-CaWO4体系中可以电解得到金属钨粉，但对该体系的电解过程和体系性质还未作详细研究，本文主要是分析该体系熔盐电解制备钨粉的

2、理论基础和试验条件，对体系的溶解度和电导率等性质进行测定，对电极反应机理进行研究，通过对电解产物的形貌表征，分析实验条件对结果的影响，进而对试验条件进行优化，力求得到该体系下较佳的试验条件，为熔盐电解法制备钨粉提供基础性数据。采用等温热饱和法研究温度和熔盐组分摩尔比对CaWO4溶解度的影响，使用X射线衍射法检测熔盐极冷试样的物相组成。证明CaWO4在NaCl-CaCl2熔盐体系中的溶解包括物理溶解和化学溶解两种过程。物理过程中Ca2WO4以分子形式溶解到熔体里，而化学溶解过程中Ca2WO4解离为Ca2+和WO42-，在电解实验进行时，WO42-会在阴极表面先分解为WO3和O2-

3、，进而W6+在阴极放电，WO3被逐渐还原为W，过程包括W6+→W4+→W。采用CVCC法测定NaCl-CaCl2-CaWO4熔盐体系的电导率，并通过正交试验分析，研究该体系电导率与温度和熔盐组成摩尔比的关系。结果表明：升高温度或是增大NaCl对CaCl2的摩尔比，均能提高体系电导率，而组分摩尔比是影响体系电导率的主要因素，当NaCl:CaCl2为1:1时，即体系最低共熔点附近出现了电导率的最低值，约为1.81S/cm，并随着NaCl或CaCl2的增加，电导率也增加。采用正交试验法在NaCl-CaCl2体系中电解CaWO4制备金属钨粉，实验的电极材料主要为石墨棒，电解过程中，阴极

4、石墨棒放电现象明显，且伴有气泡冒出。由于CaCl2对阴极的腐蚀作用，电解结束后阴极表面会有破裂现象，使石墨颗粒混入熔盐中，导致部分试验阴极产物中出现有WC和W2C等杂质。电解结束后熔盐明显分为三层：上面很厚的一层为灰白色电解质层；中下层为黑色致密的固体物质，主要为沉积的钨粉；最底层为白色的CaWO4层。通过对温度、槽电压、熔盐组分配比等主要技术条件进行正交设计试验，得到影响电流效率的主要因素，获得的较佳试验条件为：电解温度750℃~800℃，NaCl:CaCl2=4:6附近，槽电压为2.5~3.0V。对电解产物进行X射线衍射分析、能谱分析，使用扫描电镜进行形貌分析。结果表明：产

5、物颗粒粒径在1μm以下，纯度达到98%以上，电流效率约为82%。同时在较优条件下探索了金属铜丝作为阴极材料电解钨粉的可行性，分析对比石墨阴极和铜丝阴极的差异，为使用NaCl-CaCl2-CaWO4熔盐体系电解制备钨粉提供了基础理论数据。关键词：CaWO4；熔盐电解；溶解度；电导率；钨粉I万方数据AbstractUsingtungstatepreparedtungstenpowderbythemethodofmoltensaltelectrolysis,itcansimplifytheprocessoftraditionalmanufacturingprocesses,while

6、moltensaltelectrolysismethodisabetterpurificationtechniques,theelectricallyactiveimpuritieslargerthanthatoftungstencanberemovedbypre-electrolysis,therebyitcanproducinghighpuritytungstenpowder.EarlyExperimentalstudieshaveshownthattungstenpowdercanbeobtainedbyelectrolysisinNaCl-CaCl2-CaWO4syst

7、em,butthesystemelectrolyticprocesseshasnotyettostudyindetail,thenatureofthispaperistoanalyzethetheoreticalbasisandtestconditionsthroughthetungstenpowderpreparedbymoltensaltelectrolysissystem,,thesystempropertiessuchassolubilityandconductivitywereme