Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время во всем мире наблюдается увеличение спроса на высокочистый металлический ниобий. Такая тенденция вызвана расширением применения ниобия и сплавов на его основе в различных областях новой техники - машиностроении, авиакосмической индустрии, атомной энергетике, химической промышленности и радиоэлектронике. Перспективным способом получения высокочистого ниобия является электролитическое рафинировапие в хлоридных расплавах. Эффективное внедрение такой технологии требует всестороннего изучения электрохимического поведения ниобия в солевых расплавах и оптимизации на этой основе условий процесса получения металла.
Цель работы
Цель исследований состояла в разработке способа электролитического рафинирования ниобия в хлоридных расплавах и включала решение ряда задач:
-
Выбор способа и отработка методики приготовления ниобийсодержащих электролитов.
-
Исследование изменения степени окисления ионов ниобия в солевом расплаве в присутствии металлического ниобия.
-
Изучение кинетики процессов анодного растворения ниобия и сплава «ниобий-алюминий» в расплавленных солевых электролитах.
-
Изучение кинетики процессов катодного осаждения ниобия из хлоридных расплавов, в том числе и содержащих хлорид алюминия.
-
Построение математической модели процесса электролитического рафинирования ниобия и определение оптимальных для получения высокочистого металла условий..
-
Рафинирование сплавов «ниобий-алюминий» и анализ параметров электролиза.
-
Разработка технологии рафинирования ниобия, включающая предложения по конструкции электролизера и гидрометаллургической обработке
катодного осадка.
РОС НАЦИОНАЛЬНА* БИБЛИОТЕКА СП мере
^г5Ио
4 Научная новизна
Оксидиметрическим и потенциометрическим методами исследованы процессы, протекающие в ниобийсодержащих хлоридных расплавах, находящихся в контакте с металлом.
Впервые выполнены систематические исследования процессов анодного растворения ниобия и сплава ниобия с алюминием в хлоридных расплавах гальваностатическим коммутаторным и хронопотенциометрическим методами. Предложена схема ионизации ниобия.
Исследована кинетика катодного осаждения ниобия из расплавов, содержащих хлориды щелочных металлов, ниобия и алюминия. Определена последовательность и характер процессов разряда ионов солевого электролита.
Впервые построена математическая модель процесса рафинирования, которая связывает крупность частиц выделяющегося на катоде ниобия с основными параметрами процесса.
Практическая значимость
-
Разработан способ приготовления хлоридных солевых ниобийсодержащих электролитов.
-
Показана эффективность очистки от примесей чернового ниобия, полученного алюмокальциетермичсским восстановлением на ОАО «Чепецкий механический завод» (г. Глазов).
-
Предложены и отработаны способы извлечения катодного осадка и отмывки металла от захваченного солевого электролита.
-
Разработана конструкция основных узлов электролизера для рафинирования ниобия и его сплавов.
Апробация работы
Основные результаты диссертации были доложены и обсуждены на X и XI Всероссийской студенческой научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2000, 2001), XII Российской конференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов (Нальчик, 2001 г.), Ш научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов (Новомосковск, 2001), ХП1 Международном симпозиуме по расплавленным солям (Филадельфия, США, 2002 г.), XV Международной научной конференции « Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов, 2002 г.),
5 XIX Европейской конференции по расплавленным солям (Оксфорд, Великобритания, 2002), П отчетной конференции молодых ученых ГОУ УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2002).
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе 6 статей в научных сборниках и тезисы 9 докладов.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованных источников, включающего 101 наименование. Работа изложена на 134 страницах, содержит 66 рисунка и 26 таблиц.
