外太空冶金

探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。随着地球矿物资源的禀赋下降和日益枯竭,以及航空航天技术的飞速发展,外太空资源开发已成为国际宇航界热议的话题。在太空资源的开采和基地的建设中,冶金工业是必不可少的。但是,外太空物理化学环境与地球有着极大差异,甚至是迥然不同的,比如超高真空、失重、超重,以及天体化学环境组成等,而迄今为止冶金理论都是在地球表面的特定环境中建立的,一旦应用到外太空环境中,面临的压力、温度、重力加速度,以及所在星球化学组成等不同,都会导致已有冶金规律的失效。因此需要因地制宜地考虑外太空条件下的冶金过程及其规律。针对这一问题,拟做一个初步探讨。     

Li-Fe-Si-H_2O体系的热力学分析

根据已有热力学数据,绘制25℃时Li-Fe-Si-H2O体系各溶解组分的lgc-pH图、Li-Fe-Si-H2O体系主要物种的优势区图和强碱性区域Li-Fe-Si-H2O体系各沉淀的优势区图。利用这些平衡图对液相制备硅酸铁锂的工艺条件进行热力学分析。研究结果表明:控制溶液的碱度是制备磷酸铁锂前驱体Li2H2SiO4·Fe(OH)2的关键因素,若要利用Li+,Fe2+和H2SiO24-在液相形成Li2H2SiO4·Fe(OH)2,则要维持溶液较高的碱度,使得Li+能与H2SiO42-生成Li2H2SiO4沉淀,并且抑制FeH2SiO4的生成,使Fe2+以Fe(OH)2的形式沉淀;溶液体系的碱性越强,Li2H2SiO4·Fe(OH)2的优势区域越宽,更有利于Li2H2SiO4·Fe(OH)2的合成;采用液相法制备硅酸铁锂时,由于pH值大于15,体系的碱度较高,溶液中Fe2+极容易被氧化,故制备过程难以实现;而利用固相法制备硅酸铁锂,其保护性气氛容易控制,工艺简单,流程短,便于实现。     

机械活化对磁黄铁矿浸出动力学的影响

利用X线衍射仪、比表面积测试仪、扫描电镜和粒径分析仪对未机械活化和经振动磨机械活化后的磁黄铁矿进行分析和表征.在FeCl3-HCl体系中对未机械活化和经机械活化后的磁黄铁矿的浸出动力学进行研究.研究结果表明:机械活化增加磁黄铁矿的微观结构缺陷和比表面积,粉末粒度减小,形成的团聚体非常明显;与未活化的磁黄铁矿相比较,经机械活化10,20和40 min后的磁黄铁矿化学反应活性提高,反应速度加快,表观活化能降低,其中表观活化能由未活化时的150 kJ/mol分别降至58,49和45 kJ/mol.     

氧化锌的碱法浸出

根据等温溶解度法所研究的25℃、75℃和100℃时Na2O-ZnO-H2O三元水盐体系的平衡相图,借鉴氧化铝湿法生产工艺,探讨了氧化锌在碱性体系中的溶解和析晶过程.结果表明,对100℃、Na2O的质量分数wNa2O<34%的平衡体系,可采用稀释分解实现氧化锌的分离,完成该碱浓度下的氧化锌循环;对100℃、Na2O的质量分数wNa2O>29%的平衡体系,可采用冷却降温实现锌酸钠的分离,锌酸钠稀释后易得到氧化锌,从而完成在该碱浓度范围的氧化锌循环.