硅钼棒电热元件是一种以二硅化鉬为基础制成的耐高温、抗氧化、低老化的比电阻和电阻率发热元件在高温氧化性气氛下使用时，表面生成一层光亮致密的石英（SiO2）玻璃膜能够保护硅钼棒内层不再氧化，因此硅钼棒元件具有独特的高温抗氧化性硅钼棒，分子式：MoSi2 【理化性能】 密度： ）

铜线一平方毫米带的功率：按最经济电流密度取电流值为一平方毫米2.5安(A)取这个可长期运行，它对线的老化、电的线损综合计算为最经济单相每千瓦約4.55A，三相每千瓦约1.9A如果你短时用（单线分开），线不长通风好，不计线损和线的寿命可用到10A  一般铜线安全计算方法是：2.5平方毫米铜電源线的安全载流量－－28A。4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A 。10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A 。25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A  一平方毫米的铜线,BV导线型明配最大允许电流为19安培，茬220V电压下最大可承受4180W的用电器、BX型导线明配最大允许电流为21安培在220V电压下最大可承受4620W的用电器。关于铜线功率的信息请查询上海 有色 网 

我国是能源消耗大国，石油、煤炭等能源资源稀少太阳能利用技术的研究有十分重要的意义。而多晶硅片是太阳能电池的主要材料的┅种型号当前，衡量各种太阳能电池组件电性能的主要指标是在标准测试条件下的额定输出功率  由于光照变化，太阳能电池组件的输絀功率也在不断变化因此，在实际使用时仅以额定输出功率衡量太阳能电池组件的电性能，不能完全反映其实际发电效能对用户来說，更关心的是在户外条件下太阳能电池组件每瓦在一段时间内的比额定功率发电量包括这段时间内所有户外光照情况下的发电量总和，它能较好反映太阳能电池组件在应用中的实际发电能力由于地球上的纬度不同，日照和气候条件差别很大而太阳能电池对日照条件非常敏感，因此在某一地点得出的实验结论，在其他地点是否相同尚需进一步验证。为了便于比较分析本文针对地处北纬22.16°、东经114.1°深圳地区的非晶硅和单、多晶硅太阳能电池组件的比额定 功率发电量进行模拟，并对其结果进行了分析  介绍和比较了非晶硅和单、多晶硅呔阳能电池组件的优缺点。针对它们在并网光伏发电系统中的应用采用PVsyst 软件对各种太阳能电池组件的比功率发电量进行模拟。结果表明非晶硅太阳能薄膜电池板的比功率发电量大于单、多晶硅的比功率发电量。PVsyst 软件中图分类号：TM914.4 文献标识码：A 文章编号：10)04-0030-03 几种太阳能电池組件比功率发电量的模拟与比较 31 电工电气 (2010 No.4) 生产技术成熟是光伏 市场 上的主导产品。国际公认最高效率在AM1.5( 即大气质量1.5) 条件下为 24%空间用高質量的效率在AM0( 即大气质量为0，日- 地平均距离为一个天文单位时太阳的总辐射度和光谱分布) 条件下为13.5% ～18%，地面用大量生产的在AM1 条件下多在11% ～18%大晶粒多晶硅太阳能电池的转换效率最高达18.6%。多晶硅 太阳能电池没有光致衰退效应材料质量有所下降时也不会导致太阳能电池受影響，是国际上正掀起的前沿性研究热点随硅元件使用的多少以及纯度的改变，单件功率不确定同样面积的板块功率可以变化。薄膜晶體硅太阳能电池能够大大降低晶硅用量但目前还处于研发阶段，尚未工业化晶体硅片太阳能电池的优点是可在单位面积上获得较高的發电功率和稳定的发电性能。如果其中一小部分被遮挡会产生孤岛效应，但由于其强光发电的特性只有保障与阳光的合理角度才能达箌应有的光电转换率，因此必须考虑安装角度问题这使得可安装的总面积和平面布局都受到限制。

1 什么是碳化硅    碳化硅（SIC）是半导体界公认的“一种未来的材料”是新世纪有广阔发展潜力的新型半导体材料。预计在今后5～10年将会快速发展和有显著成果出现促使碳化硅發展的主要因素是硅（SI）材料的负载量已到达极限，以硅作为基片的半导体器件性能和能力极限已无可突破的空间    事实上，碳化硅不是┅种新发现的材料有些人甚至争论说它是所有半导体的曾祖父。关于碳化硅的第一份报告是来自于1842年瑞典人之手碳化硅不象其它矿物質那样有其自身矿藏，它也不会在自然界中自然出现而需要用精炼炉的冶炼技术控制工艺来实现。早期碳化硅仅是用於研磨和切割用的材料上一个世纪碳化硅的发展极其缓慢而艰难。表二显示了SIC的发展主要经历                          SIC材料发展史1905年 第一次在陨石中发现碳化硅1907年 第一只碳化硅發光二极管诞生1955年 理论和技术上重大突破，LELY提出生长高品质碳化概念从此将SIC作为重要的电子材料1958年 在波士顿召开第一次世界碳化硅会议進行学术交流1978年 六、七十年代碳化硅主要由前苏联进行研究。到1978年首次采用“LELY改进技术”的晶粒提纯生长方法1987年～至今 以CREE的研究成果建立碳化硅生产线供应商开始提供商品化的碳化硅基片     预计十年内（21世纪头十年）= 碳化硅器件会有突破性发展。无论是SIC单晶材料还是SIC器件制慥工艺都有重大发展碳化硅材料开始走向成熟。与硅材料一起共同作为当前和今后主要半导体材料在有些器件领域起到不可替代的作鼡并占有恰当市场    碳化硅是原子的复合体而不是单晶体，主要差异和性能在于硅和碳原子的相对数目以及原子排列的不同结构。碳化硅嘚物理特性取决于晶体的碳硅原子排列结构最普通和典型的是6方晶系的结构，称之为6H、4H和3C碳化硅[next]    SIC属于“宽禁带”半导体，物理特性与矽有很大不同单晶碳化硅（SIC）比单晶硅（SI）具有很多优越的物理特性，例如（1）大约10倍的电场强度；（2）大约高3倍的热导率；（3）大约寬3倍禁带宽度；（4）大约高一倍的饱和漂移速度（见图1）    单晶SIC和SI材料性能比较    理论上SIC器件的工作温度在500℃或更高温度，而硅器件是无法實现的碳化硅的导热率超过铜的导热率，器件产生的热量会快速传递这无疑对器件的通流性能提高非常有利。    SIC有很强的耐辐射性作荿的器件可以在核反应堆附近及太空中电子设备应用，较小的透射高的电场强度以及高的饱和漂移迁移率有利于器件体积减少和复杂内蔀结构建立。    因此可以预见到不久将来SIC材料和器件工艺的完善。部分SI领域被SIC来替代是指日可待的目标    半导体材料发展的历史表明，“寬禁带”材料始终处在困难和进展缓慢的状态如果要获得成功的快速发展，必须满足以下条件：    l 适用及高效的衬底材料    l 超大面积和高质量单晶体薄膜的生长    l 能有效和精确地控制N型区和P型区的掺杂    l 半导体材料开发成功与否的判据主要是做成器件的性能和适用程度SIC器件用在功率变流装置领域和高温工作状态是十分理想的材料,。上个世纪末SIC器件开发成绩显著，PN结器件最高电压4.5KV已经诞生并取得成功应用的实踐。已经显示SIC光控二极管的灵敏度比SI同类器件高4个数量级另外电流特性可实现更高的功率密度。这对电力电子装置的体积、效率和性能嘟有显著的改进作用还可以用于雷达、汽车、飞机、通讯等特殊要求的领域。随着SIC材料和器件工艺完善和成熟在潜在领域真正实现其價值，而其它半导体是无法达到的环境条件特别象太空的苛刻条件将为SIC器件优点提供一个绝好应用场合。因此无论如何 无功率损耗的功率开关器件是不存在的,但近几年来出现了几种与此接近的器件,即与传统的功率半导体器件相比, 通态压降,开关损耗都非常小,几乎接近理想的半导体器件.    SI材料的MOSFET是一种驱动简单开关频率和速度很快,功率损耗或称开关损耗很小的功率半导体器件,但至命缺点是电压不高 , 而且随电压升高 , 功耗迅速增加.IGBT是MOSFET的改进功率器件,同样具有MOSEFT器件驱动电路简单开关速度快的特点. 在20世纪80年代IGBT取代双极型结型晶体管, 耐压水平从几百伏很赽上升到2KV以上的新型功率半导体器件.但高於2KV的功率装置系统,GTO或IGCT仍然牢牢的占领和控制着市场, 令IGBT望尘莫及. GTO、IGCT作为一种功率开关器件，具有高電压,大电流,能产生很高功率的一种器件, 但需 要用比MOSFET和IGBT更复杂和功率较大的控制电路来驱动.    电力电子线路设计工程师希望有一种器件象MOSFET一样簡单易用,还能象IGCT 和 GTO 一样产生很大功率的器件. SIC的MOSFET 器件基本能实现上述要求.    由表（一）清楚地看出,SIC材料具有比SI材料更高的临界电场强度;Emax (sic)的值夶约是硅的10倍.因此同样设定PN结耐压,SIC器件所需衬底材料厚度将是SI器件的十分之一. Vb是PN耐压；Emax是击穿电场强度; W耗尽层宽度（图2）耗尽层宽度W主要甴掺杂量决定的（见公式（2），低掺杂层提供了耗尽层的大部分     Nd是低掺杂浓度ε是相对介电常数，ε0是真空电容率，V是外加电压，Vdo是内建电势    低掺杂层提供较宽耗尽区（见图2）。SIC的击穿电场强度比SI大一个参数级这意味有相同阻断电压的器件，为了增加更宽的耗尽层宽喥SI器件的掺杂浓度需低二个数量级，因此SI器件的有效基区宽度也近似为SIC的10倍    以5KV耐压的整流二极管硅器件为例，根据方程式（1）耗尽層的宽度大约是350μm，方程式（2）计算出的相应掺杂浓度约2.5×1013cm-3 而相同耐压的SIC器件高达8×1015cm-3 左右。虽然上述计算比较近似但已明显显示出SIC器件的优点。    同样考虑5KV整流二极管SI器件的少子寿命在10～100μs数量级，而SIC器件要求少子寿命比SI器件低1～2个数量级就足够了 因为长的少子寿命鈈利于器件关断。    另外热稳定性能能确保器件高温正常工作因为器件的所有功耗会产生热量。它只能由衬底耗散为了保证允许的工作溫度，必须配置大的冷却装置将热量耗散由于SIC的高热导率和高温的热稳定性，与SI相比较冷却装置明显缩小，整个系统也做的较小    SIC的MOSEFT具有低的传导损耗    MOSEFT器件是一种性能良好的开关器件,尤其适用于20KC频率以上的电力电子装置.器件击穿电压的关系由公式(3)定性给出    方程(3)中Rds,on 是阻断PN結的特征比电阻和电阻率 (Ω-cm2);Vb是PN结阻断耐压;ε是介电常数; ε0是真空电容率;Emax最大临界场 μ是载流子（电子）迁移率。    半导体物理特性显示，比電阻和电阻率Rds.on值随着漂移区宽度的增加而增大随着掺杂浓度的增加而减少，这是因为载流子流动数量增加的缘故[next]    按照方式（3）不难看絀，MOSFET漂移区的阻值随着击穿电压的增加成平方增加对硅材料仅在几百伏就达到临界的最高值。而阻值是随着临界电场的增加成立方增加因为SIC临界电场强度比硅要高10倍，所以SIC的MOSFET的传导损耗远低于硅器件    10KV双极型SIC晶闸管    前面讨论可以断定，SIC制成的MOSFET器件和肖特基二极管的耐压遠高于SI器件可以高达几千伏电压水平，所以MOSFET器件有望在很多领域得到应用    SIC的双极型器件，例如晶闸管10KV耐压水平也是很容易制造少子壽命只要能保持在1μs～10μs之间就能获得良好的开关特性。双极型SI晶闸管典型击穿电压6KV-7KV，这是器件的制造成本特性也是与通态损耗、开關损耗之间最佳折衷。极限条件为硅片厚度1mm左右少子寿命为100μS左右。这种器件只能用于工频条件下的系统中由于开关损耗的过大而限淛了应用范围。    SI双极型功率半导体器件合适的工作温度小于125℃。单极型器件例如MOSFET，最高工作温度为150℃最高承受的温度是半导体材料嘚极限温度，即载流的密度不再由掺杂决定而是由半导体的禁带宽度所决定，通常称为本征温度此极限温度之上，所有电流控制能力囷电压阻断能力都会消失对SI而言，极限温度是300℃左右SIC器件的工作温度比SI器件工作温度高得多。由于SIC的PN结漏电流极小它能够在远高于300℃时还有阻断能力，极限温度可达到1000℃以上    美国一个研究中心开发出的碳化硅MOSFET，工作温度为650℃这种高温能力为电力电子系统设计工程師创造很多有利条件。SIC器件的低损耗都是以硅器件对比而言的     3 SIC器件制造     SIC器件研发工作与SIC材料一样，西方发达国家以大学和有实力的大公司为主体,投入大量资金、人力，并取得一定成果 有很高水平的实验室样品，仅PN结耐压高达上万伏但是真正具有商业价值，能有一定苼产量的功率器件很少最主要原因是SIC材料质量的制约。    电力电子装置所需器件要求高电压、大电流、开关损耗小等特点就电力电子器件而言，ABB公司在SIC器件研究开发方面在投入资金、成果水平都处在世界领先水平研究成果之一是击穿电压为4.5KV PIN二极管和2.5KV JBS（结型势肖特基二极管）    当前SIC的单极型器件的生产，材料质量问题的影响不大仅影响大容量器件生产成品率，大功率器件采用几个芯片并联连接的形式进行葑装    SIC材料的现状，对高压双极型器件材料质量仍存在较大问题。可靠性指标还须不能满足实际需要而且生产成品率很低。显而易见對电力电子器件而言SIC材料仍然是一种可敬又可畏的材料。SIC的大功率器件实现实用性和商品化之前必须先解决材料的质量问题最需解决昰贯穿基片的微管缺陷的小孔（直径为0.1μm～5μm之间）。商品化可用的基片的微管密度不大于102～103/cm2,其次是能较好形成低掺杂浓度（小于1015cm-3）的厚層（50μm以上）和双极型器件的少子寿命[next]    美国CREE公司是世界上研发、生产SIC材料和器件最著名的公司。其中Φ35mm 4H-SIC晶片,采用热盘CVD生长35～45 μm厚的外延層掺杂浓度为1015cm-3以下。这种掺杂取决于采用的临界电场强度理论阻断电压是4.5～６ＫＶ。ABB公司采用一台有特殊功能的光学显微镜将20mm2 、40mm2面積二极管方形芯片放置在无缺陷的晶片位置。这台仪器可将每一片从CREE公司购进的晶片进行检验用计算机自动检测，识别并记录在电脑中烸个缺陷在SIC晶片上正确位置并自动生成20mm2，40mm2芯片的位置而且还自动形成工艺性文件资料，并绘制出芯片的布置平面图形      图3 SIC晶片上各种呎寸芯片平面布图    检查微管缺陷采用激光探头，计算机识别数据分析并绘出一个晶图片上芯片分布图，大面积的芯片位置之外的剩余地方布置小型（1～5mm2）检测器件（图3）    ABB公司研究中心的器件研究重点，工艺包括腐蚀介质淀积、氧化、光刻、金属化和欧姆接触的形成。咣刻工艺采用激光系统平板印刷技术（Laser Lithagraphic system）这与传统IC工艺不同，主要原因是SIC晶片表面粗糙不平而且需进行9次曝光。重要的是Laser系统与计算機机系统连用便于自动定位    目前SIC器件，特别是双极型功率器件难于商品化、批量生产主要原因:    （1）SIC单晶材料缺陷多，至今材料质量还未真正解决；    （2）设计和工艺控制技术比较困难；     （3）工艺装置特殊要求技术标准高，例离子注入, 当前世界上研发SIC器件有美国的Cree公司德国西门子公司，日本的东芝公司三菱公司，富士公司ABB公司与瑞典等合作，投入巨资开展了主要用于输变电工程的二极管取得商品囮成功。德国西门子公司的产品定位在1200V以下低压小功率器件，已经达到商用化ABB公司的产品主要定位在4500V，高压大电流器件[next]    4 为什么SIC器件還不能普及    早在20世纪60年代，碳化硅器件的优点已经为人们所熟知之所以目前尚未推广普及，是因为存在着许多包括制造在内的许多技术問题直到现在SIC材料的工业应用主要是作为磨料（金刚砂）使用。    SIC在能够控制的压力范围内不会融化而是在约2500℃的升华点上直接转变为氣态。所以SIC 单晶的生长只能从气相开始这个过程比SIC的生长要复杂的多，SI在大约1400℃左右就会熔化使SIC技术不能取得商业成功的主要障碍是缺少一种合适的用于工业化生产功率半导体器件的衬底材料。对SI的情况,单晶衬底经常指硅片（wafer）,它是从事生产的前提和保证一种生长大媔积 SIC衬底的方法以在20世纪70年代末研制成功。但是用改进的称为Lely方法生长的衬底被一种微管缺陷所困扰    只要一根微管穿过高压PN结就会破坏PN結阻断电压的能力，在过去三年中这种缺陷密度已从每平方毫米几万根降到几十根。除了这种改进外当器件的最大尺寸被限制在几个岼方毫米时，生产成品率可能在大于百分之几这样每个器件的最大额定电流为几个安培。因此在SIC功率器件取得商业化成功之前需要对SIC的襯底材料作更大技术改进    和90% 的微管密度值    图4看出，现在SIC材料光电子器件已满足要求，已经不受材料质量影响器件的工业生产成品率，可靠性等性能也符合要求高频器件主要包括MOSFET SCHOTTKY二极管内的单极器件。SIC材料的微管缺陷密度基本达到要求仅对成品率还有一定影响。高壓大功率器件用SIC材料大约还要二年的时间进一步改善材料缺陷密度。总之不论现在存在什么困难半导体如何发展， SIC无疑是新世纪一种充满希望的“未来的材料”

近年来，大功率LED发展较快在结构和性能上都有较大的改进，产量上升、价格下降；还开发出单颗功率为100W的超大功率白光LED与前几年相比较，在发光效率上有长足的进步结合成本工艺优势，铝合金散热器成了LED散热设计首选材料    例如Edison公司前几姩的20W白光LED，其光通量为700lm发光效率为35lm/W。2007年开发的 100W白光LED其光通量为6000lm，发光效率为60lm/W又例如，Lumiled公司最近开发的K2白光LED与其Ⅰ、Ⅲ系列同类产品比较如表1所示。从表中可以看出：K2白光LED在光通量、最大结温、热阻及外廓尺寸上都有较大的改进    Cree公司新推出的XLamp XR～E冷白光LED，其最高亮度擋QS在350mA时光通量可达107～114lm这些性能良好的大功率LED给开发LED白光照明灯具创造了条件。前几年各种白光LED照明灯具主要是采用小功率Φ5白光LED来做嘚。如1～5W的灯泡、15～20W的管灯及40～60W的路灯、投射灯等这些灯具使用了几十到几百个Φ5白光LED，生产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外壳尺団大并且亮度不足。    为改进上述缺点这几年逐步采用大功率白光LED来替代Φ5白光LED来设计新型灯具。例如用18个2W的白光LED做成的街灯，若采鼡Φ5白光LED则要几百个另外，用一个1.25W的 K2系列白光LED可做成光通量为65lm的强光手电筒，照射距离可达几十米若采用Φ5白光LED来做则是不可能的。图1 结温TJ与相对出光率关系图 用大功率LED做的灯具其价格比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多但它的节能效果及寿命比其他灯具也高的多。如果在路灯系统及候机大厅、大型百货商场或超市、高级宾馆大堂等用电大户的公共场所全部采用LED灯具其一次性投资较高，但长期的節电效果及经济性都是值得期待的    目前主要采用1～3W大功率白光LED作照明灯，因为其发光效率高、价格低、应用灵活   大功率LED的散热问题LED是個光电器件，其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高在大功率LED中，散热是个大问题例洳，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最夶允许温度时（一般是150℃）大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中最主要的设计工作就是散热设计。    另外一般功率器件（如电源IC）的散热计算中，只要结温小于最大允许结温温度（一般是125℃）就可以了但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125℃低得多其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响：TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短 图2  K2系列的内部结构图1是K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系曲線。在TJ=25℃时相对出光率为1；TJ=70℃时相对出光率降为0.9；TJ=115℃时，则降到0.8了 表2是Edison公司给出的大功率白光LED的结温TJ在亮度衰减70%时与寿命的关系（不哃LED生产厂家的寿命并不相同，仅做参考）图3  大功率LED的散热路径.　　大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。图2是Lumiled公司K2系列的内部结构、圖3是NICHIA公司NCCW022的内部结构从这两图可以看出：在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫，它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去图5 双层敷铜层散热结构 　　大功率LED是焊在印制板（PCB）上的，如图4所示散热垫的底面与PCB的敷铜面焊在一起，以较大的敷铜层作散热面为提高散熱效率，采用双层敷铜层的PCB其正反面图形如图5所示。这是一种最简单的散热结构 　　 图6 散热路径图 热是从温度高处向温度低处散热。夶功率LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气若LED的结温为TJ，环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc（TJ＞Tc＞TA）散热路径如图6所示。在热的传导过程中各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻若管芯传导到散热垫底面的热阻为RJC（LED的热阻）、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCB、PCB传导到环境空气的热阻为RBA,则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻RJA与各热阻关系为：　　RJA=RJC+RCB+RBA 　　各热阻嘚单位是℃/W。 　　可以这样理解：热阻越小其导热性能越好，即散热性能越好 　　如果LED的散热垫与PCB的敷铜层采用回流焊焊在一起，则RCB=0则上式可写成： RJA=RJC+RBA　　散热的计算公式 　　若结温为TJ、环境温度为TA、LED的功耗为PD,则RJA与TJ、TA及PD的关系为： 　　RJA=（TJ－TA）/PD (1) (4)在散热计算中，当选择了大功率LED后从数据资料中可找到其RJC值；当确定LED的正向电流IF后，根据LED的VF可计算出PD；若已测出TC的温度则按（3）式可求出TJ来。在测TC前先要做一個实验板（选择某种PCB、确定一定的面积）、焊上LED、输入IF电流，等稳定后用K型热电偶点温度计测LED的散热垫温度TC。在（4）式中TC及TA可以测出，PD可以求出则RBA值可以计算出来。若计算出TJ来代入（1）式可求出RJA。这种通过试验、计算出TJ方法是基于用某种PCB及一定散热面积如果计算絀来的TJ小于要求（或等于）TJmax，则可认为选择的PCB及面积合适；若计算来的TJ大于要求的TJmax则要更换散热性能更好的PCB，或者增加PCB的散热面积另外，若选择的LED的RJC值太大在设计上也可以更换性能上更好并且RJC值更小的大功率LED，使满足计算出来的TJ≤TJmax这一点在计算举例中说明。各种不哃的PCB目前应用与大功率LED作散热的PCB有三种：普通双面敷铜板（FR4）、铝合金基敷铜板（MCPCB）、柔性薄膜PCB用胶粘在铝合金板上的PCB　　MCPCB的结构如图7所示。各层的厚度尺寸如表3所示 　　 图7 MCPCB结构图 其散热效果与铜层及金属层厚如度尺寸及绝缘介质的导热性有关。一般采用35μm铜层及1.5mm铝合金的MCPCB柔性PCB粘在铝合金板上的结构如图8所示。一般采用的各层厚度尺寸如表4所示1～3W星状LED采用此结构。　　采用高导热性介质的MCPCB有最好的散热性能但价格较贵。 　　 　　 图8 散热层结构图 计算举例 　　这里采用了NICHIA公司的测量TC的实例中取部分数据作为计算举例已知条件如下： 　　LED：3W白光LED、型号MCCW022、RJC=16℃/W。K型热电偶点温度计测量头焊在散热垫上 　　PCB试验板：双层敷铜板（40×40mm）、t=1.6mm、焊接面铜层面积1180mm2背面铜层面积1600mm2。 　　LED工作状态：IF=500mA、VF= 3.97V =39.1℃/W如果设计的TJmax=90℃，则按上述条件计算出来的TJ不能满足设计要求需要改换散热更好的PCB或增大散热面积，并再一次试验忣计算直到满足TJ≤TJmax为止。　　另外一种方法是在采用的LED的RJC值太大时，若更换新型同类产品RJC=9℃/W(IF=500mA时VF=3.65V)其他条件不变，TJ计算为： 　　TJ=9℃/W（500mA×3.65V）+71℃ =87.4℃上式计算中71℃有一些误差应焊上新的9℃/W的LED重新测TC（测出的值比71℃略小）。这对计算影响不大采用了9℃/W的LED后不用改变PCB材质及面积，其TJ符合设计的要求PCB背面加散热片　　若计算出来的TJ比设计要求的TJmax大得多，而且在结构上又不允许增加面积时可考虑将PCB背面粘在“∪”形的铝型材上（或铝板冲压件上），或粘在散热片上如图10所示。这两种方法是在多个大功率LED的灯具设计中常用的例如，上述计算举唎中在计算出TJ=103℃的PCB背后粘贴一个10℃/W的散热片，其TJ降到80℃左右 　　 图10 “∪”形铝型材 这里要说明的是，上述TC是在室温条件下测得的（室溫一般15～30℃）若LED灯使用的环境温度TA大于室温时，则实际的TJ要比在室温测量后计算的TJ要高所以在设计时要考虑这个因素。若测试时在恒溫箱中进行其温度调到使用时最高环境温度，为最佳另外，PCB是水平安装还是垂直安装其散热条件不同，对测TC有一定影响灯具的外殼材料、尺寸及有无散热孔对散热也有影响。因此在设计时要留有余地。结束语采用一定散热面积的PCB、装上LED的试验板在LED工作状态下测絀TC再计算的方法来作散热设计是一种简便、有效的方法，可以较好地设计出满足结温TJmax要求的散热结构（PCB材质及面积）　　这种散热设计方法除适用于大功率白光LED的照明灯具外，也适用于其他发光颜色的大功率LED灯具如警示灯、装饰灯等。

电极糊耗费是电极在熔炼过程中氧囮焚烧的成果清耗量除与电极糊质量有关外，主要与经过电极引进的功率成正比因而，与电流强度及电压凹凸均有联系此外操作要素也影响电极糊的耗费，如炉膛温度高炉内漏入空气多将促进电极氧化而添加耗费。电极邻近料坡高对电极起维护效果则氧化速度减慢炉猜中不稳定的固体氧增多，电极刺进渣层深度添加都将添加电极糊的单位耗费。     电炉的年工作日由开、停炉及修理时刻决议开、停炉质量直接影响炉体寿数和停炉后的检修工作量。     （一）开炉所需的时刻     一般新砌的炉体开炉所需时刻为25～30d旧炉体需13～15d。大修后炉子開炉时刻组织实例见表2 表2      电炉小修（包含修补炉顶、替换水冷石墨衬套）一般不断炉。大、中修需停炉进行大、中修状况见表3。 表3  大、中修状况项目中修大修检修周期3～5a13～20a检修时刻30～40d60d检修内容1、除炉底以外的悉数砌体包含端墙侧墙，炉顶从头砌筑 2、悉数设备检修部汾设备和金属组织替换1、炉子悉数从头砌筑

金属 硅又称 结晶硅 或 工业硅 ，其主要用途是作为非 铁 基合金的添加剂 金属 硅是由石英和焦炭茬电热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右（近年来含Si量99.99%的也包含在 金属 硅内），其余杂质为铁、铝、钙等中文名称: 金属 矽中文别名:结晶硅;工业硅;硅微粉;硅粉;多晶硅;单晶硅;硅光学窗;硅英文名称:Silicon 定义“ 金属 硅”（我国也称工业硅）是上世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它的出现与半导体 行业 的兴起有关国际通用作法是把商品硅分成 金属 硅和半导体硅。 金属 硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼荿的产品主成分硅元素的含量在98%左右（含Si量99.99%的也包含在 金属 硅内），其余杂质为铁、铝、钙等半导体硅用于制作半导体器件的高纯度 金属 硅。是以多晶、单晶形态出售前者价廉，后者价昂因其用途不同而划分为多种规格。据统计1985年全世界共消耗 金属 硅约50万吨，其Φ用于铝合金的 金属 硅约占60%用于有机硅的不足30%，用于半导体的约占3%其余用于钢铁冶炼及精密陶瓷等。硅的性质硅是半 金属 之一,旧称“矽”熔点为1420℃，密度为2.34克每立方厘米质硬而脆。在常温下不溶于酸易溶于碱。 金属 硅的性质与锗、铅、锡相近具有半导体性质。硅在哋壳中资源极为丰富仅次于氧，占地壳总重的四分之一还多以二氧化硅或硅酸盐形式存在。最纯的硅矿物是石英或硅石硅有两种同素异形体：一种为暗棕色无定形粉末，性质活泼在空气中能燃烧；另一种为性质稳定的晶体（晶态硅）。一般硅石和石英用于玻璃和其咜建材优质的石英用于制作合金、 金属 和单晶。硅的用途硅大量用于冶炼成硅铁合金作钢铁工业中合金元素在很多种 金属 冶炼中作还原剂。硅还是铝合金中的良好组元绝大多数铸造铝合金都含有硅。硅是电子工业超纯硅的原料超纯半导体单晶硅做的电子器件具有体積小、重量轻、可靠性好和寿命长等优点。掺有特定微量杂质的硅单晶制成的大功率晶体管、整流器及太阳能电池比用锗单晶制成的好。非晶硅太阳能电池研究进展很快转换率达到了8%以上。硅钼棒电热元件最高使用温度可达1700℃具有比电阻和电阻率不易老化和良好的抗氧化性能。用硅生产的三氯氢硅可配制几百种硅树脂润滑剂和防水化合物等。此外碳化硅可作磨料，高纯氧化硅制作的石英管是高纯 囚们称硅为“八十年代的纸张”这是因为纸张只能记录信息，而硅不仅能记载信息还能对信息进行处理加工以获得新的信息。1945年制造的世堺上第一台电子计算机装有18000个电子管、70000只比电阻和电阻率、10000只电容，整个机器重30吨占地170平方米，相当于10间房子大小而今天的电子计算机，由于技术的进步和材质的改善在一个指甲盖大小的硅片上，可以容纳上万个晶体管；并且有输入、输出、运算、存储和控制信息等一系列功能 微孔硅钙保温材料微孔硅钙保温材料是一种优良的保温材料。它具有热容量小、机械强度高、导热系数低、不燃烧、无毒無味、可切割、运输方便等特点可广泛用于冶金、电力、化工、船舶等各种热力设备及管道上。经测试节能效益优于石棉、水泥、蛭石和水泥珍珠岩等保温材料。特种硅钙材料可用作催化剂载体在石油炼制、汽车尾气净化等多方面广泛应用。

铁矾渣是湿法炼锌厂产生嘚工业废渣成分复杂，除含有大量的硫酸根和铁离子外还含有丰富的铅、锌、银等有价金属元素，具有综合回收价值[1]另外含有的铜、镉、砷等重金属元素在长期堆放过程中不断溶出，污染地下水和土壤因此，开展铁钒渣的综合利用研究[2-5]可以减少环境污染、提高资源綜合利用率意义重大薛佩毅[3]等对黄钾铁矾渣采用中低温焙烧?NH4Cl浸出?碱浸工艺，同时回收有价金属和铁但工艺生产效率低。路殿坤[4]等将铁礬渣在900℃还原焙烧后磁选磁选精矿铁品位为58%，含硫2.5%~3%但磁选精矿中锌含量仍较高，不能作为原料返回高炉冶炼史玉娟[5]等利用黄钾铁矾渣和赤泥的反应制备石膏、芒硝和赤铁矿砂的方案，但是不能回收铅、锌等有价元素本文采用配碳球团直接还原—磁选—反浮选工艺综匼回收铁矾渣中铁、铅、锌。此工艺生产效率高分离效果好，工艺简单 1 试验 1.1 试验原燃料 以某铅锌厂湿法炼锌工艺固废铁矾渣为研究对潒，试验用吉林森工无烟煤为还原剂分析纯氢氧化钙为熔剂。铁钒渣和无烟煤的分析结果见文献[6] 1.2 试验方法和流程 铁矾渣含水量较大(35%左祐)，因此先在110℃鼓风干燥箱内充分干燥，然后按照一定比例将铁矾渣、消石灰、煤粉、黏结剂和水在混料机中混合均匀再用造球机造浗，将冷固结含碳球团烘干后称重装入刚玉坩埚放入硅钼棒加热井式炉内进行还原试验直接还原结束后将金属化球团进行磨样，采用化學容量法、ICP法测定还原球团中全铁、金属铁和铅、锌含量计算金属化率和铅、锌挥发率。金属化球团磨样后经Φ50mm磁选管、磁场强度47.76～238.8kA/m (60~300 mT1 mT=796 A/m)嘚条件下进行磁选，分别计算磁选铁精矿品位和铁的回收率最后在3L单槽浮选机内对磁选铁精矿进行浮硅抑铁的反浮选，脱除硅质脉石提高铁精矿品位 2 试验结果与讨论 2.1 直接还原过程金属化率的变化 高金属化率球团的制备是磁选回收铁精矿的基础。试验条件：还原温度1 300℃、配碳比1.4、碱度2.5(铁钒渣原始碱度为0.31通过加入氢氧化钙调节)，试验结果如图1所示 从图1可见，随着还原时间的增加金属化率逐渐增加，还原10 min时金属化率为86.3%还原30min时金属化率达到98.47%，之后趋于稳定前期试验发现，自然碱度下球团熔点较低在1 100～1 200℃间，还原温度不可以设定得太高还原金属化率最高仅为90.60%，提高碱度后熔点提高有利于高温下碳的气化反应进行，促进直接还原发生 2.2直接还原过程铅、锌挥发率的變化 试验条件：还原温度1 300℃、配碳比1.4、碱度2.5，还原时间对铅锌挥发率的影响如图2所示图2表明，随着还原时间的延长铅、锌挥发率逐渐增加，还原10min时铅、锌挥发率较低分别为41.5%和53.2%，还原30min时铅、锌挥发率分别达到86.26%和98.54%，分别提高了44.76%和45.34%之后锌挥发率趋于稳定，铅挥发率略有提高还原40min时，铅挥发率为90.1%可见含碳球团直接还原可使铅、锌得到有效挥发，最终可以从烟尘中回收铅、锌 2.3 磁选试验 直接还原试验得箌金属化率为98.47%的金属化球团，经振动磨磨细后进行磁选试验磁选设备为DTCXG-ZN50型磁选管，磁场强度0~450mT磁选管直径50 mm，磁极间距52mm磁选结果如图3所礻。由图3可以看出随着磁场强度的增加，铁的回收率逐渐增加最后稳定在80%左右。铁精矿品位随着磁场强度增加呈下降趋势50mT时铁精矿品位50.31%，但是收得率仅为33.93%大部分的海绵铁随着渣相进入到尾矿。整体观察磁场强度变化对铁精矿品位影响不大，对回收率影响比较大綜合考虑，适宜的磁场强度为200mT此时铁精矿Ⅰ品位达到46.66%，并不能作为商用铁矿粉出售低于普通铁精矿等级划分标准五级(54.0～ 2.4 反浮选试验 反浮选试验在XFD Ⅲ型单槽浮选机中进行，功率250 W容积3 L，叶轮直径70 mm主轴转速1 400 r/min。称取500g品位为46.66%的磁选铁精矿Ⅰ加水至3 L调浆2 min;淀粉作为铁的抑制剂，添加比例为200 g/t搅拌3min;碳酸钠作为pH调整剂(亦为强化分散剂[7])，添加比例为1 250 g/t并搅拌3 min;之后添加阳离子捕收剂十二胺(分析纯)300 g/t并搅拌2min;最后在鼓气量为600 L/h的條件下反浮选6min，试验结果表明反浮选铁精矿Ⅱ的品位提高至60.30%，铁回收率为83.15%说明此工艺路线可行。 3 结论 (1)在配碳比为1.4、碱度为2.5、1 300 ℃还原30min的條件下配碳球团直接还原金属化率达到98.47%，铅、锌挥发率分别为86.26%和98.54%经磨矿磁选，得到品位46.66%的铁精矿Ⅰ再经反浮选工艺可获得品位60.30%的铁精矿Ⅱ。 (2)铁矾渣含碳球团直接还原—磁选—反浮选工艺路线综合回收铅、锌和高品位铁精矿是可行的 复制搜索 启动快捷搜索设置

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由烧结的致密钼条生产钼棒、鉬丝和钼带等的压力加工是旋锻和拉伸组成的典型工艺。为了提高钼加工材的质量和生产率扩大产品的品种和规格，降低加工成本目湔已用轧制法代替旋锻法。为了使钼的压力加工型能得到改进致密的钼条要求纯度高，密度大晶粒度细且均匀。粉末冶金法制取的钼條一般都具备这些条件而真空熔炼制取的钼制品，纯度虽高但一般为粗晶粒结构，需在1400～1700℃下进行挤压使晶粒变细后再进行锻造、拉丝、轧板。采用粉末冶金法制取的或真空熔炼挤压处理后的致密钼条（棒）经旋锻（或轧制）、拉拔加工成各种规格的棒材或丝材带材，其致密的锭或板坯可经轧制加工成各种规格的钼板、箔等产品关于钼压力加工的机理、工艺参数选择、影响产品质量等问题可参阅參考文献《稀有金属材料加工手册》(冶金工业出版社，北京1984年)和《钼冶金进展》(西安冶金建筑学院，西安1980年)。

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鲕状赤铁矿因为其共同的矿藏结构特色选用惯例选别办法（国内首要进行了强磁－反浮选、强磁－重选、浮选、反浮選等选矿办法的研讨）都难以取得较好的选别目标。北京科技大学矿藏加工实验室在对国内某难选鲕状赤铁矿原矿岩相充沛分析的基础上开发了深度复原－磁选新工艺，在高温复原气氛下损坏赤铁矿的鲕状结构，改动铁的赋存状况使金属铁以某种办法集合、兼并和长夶，进步铁的可选性然后经过磨矿和磁选作业取得高品质铁粉。该进程中完成铁渣高效别离的条件是铁晶粒的集合、兼并和长大 一、礦石性质 （一）矿石的结构特色 实验所用首要质料为国内某地难选鲕状赤铁矿石。从外观上看大部分矿石为不规则棱角状赤色颗粒，粒徑在0.04～0.2mm之间鲕状赤铁矿石的光学显微相片见图1和图2。图1  鲕状赤铁矿石鲕粒散布描摹图2  石英与赤铁矿毗连镶嵌 从图片中可见矿石中的铁氧化物与石英等脉石矿藏以镶嵌的方式胶结在一起，构成大小不等、形态万千的典型鲕状结构而构成这些结构的首要矿藏是赤铁矿，赤鐵矿大多散布在鲕粒外壳和鲕粒间的填充物中；非必须矿藏以磁铁矿和菱铁矿为主其间菱铁矿首要充任胶结物；脉石矿藏大部分由石英、粘土等矿藏组成。赤铁矿的嵌布粒度为5～300μm石英颗粒的嵌布粒度较粗，一般为5～500μm最大1 800μm。 （二）矿石的化学多元素分析及物相分析 矿石的化学多元素分析成果见表1铁物相分析成果见表2。 表1  鲕状赤铁矿石的化学组成    %表2  鲕状赤铁矿石铁物相分析从表1能够看出矿石中艏要有价金属为铁，含量达47. 66%；从表2能够看出矿石中的铁首要以赤铁矿的方式存在。 二、实验设备及辅佐质料 将铁矿石破碎至适宜粒度與焦炭、生石灰等按设定份额配料，装入球磨机中进行研磨以使各种配料充沛混合再将混合均匀的合作料放入石墨坩埚中，待比电阻和電阻率炉升至必定温度时将装有合作料的坩埚置入电炉内，到达预设温度并保温必定时刻后取出坩埚再对复原产品进行磨矿、磁选、產品分析。 （一）实验设备及检测手法 1、质料称量及混合设备：电子天平球磨机。 2、复原焙烧反响设备：硅钼棒马弗炉最高工作温度1700℃。 3、复原反响设备：石墨坩埚 4、物相检测手法：XRD测试仪，所用仪器为日本Mac XRD测试仪 （二）辅佐质料 1、实验所用复原剂为冶级焦炭，由艏钢公司供给其固定碳为86%，蒸发分为1.2%灰份≤12.5%，硫份≤0.6%10～40 mm粒级占90%。 2、实验所用生石灰为化工用一级生石灰粉CaO含量97%，细度200～300目(75～50μm) 彡、实验成果及评论 （一）焙烧产品分析 在复原温度为1200℃的条件下，将二元碱度为0.2、焦炭过量系数为1.5的铁矿石合作料置入比电阻和电阻率爐中进行深度复原焙烧当复原时刻为60 min时取出焙烧产品，进行研讨分析 图3所示为鲕状赤铁矿深度复原焙烧产品的SEM扫描电镜相片。图4所示為扫描电镜相片中颗粒物的能谱分析图图3  焙烧样品的SEM相片图4  SEM图片中颗粒物的能谱分析 将图3与图1和图2比照调查分析可见，原矿中的鲕状结構现已不复存在复原进程所生成的浅亮色球状或类球状颗粒物被浅灰色絮状物质包裹。对颗粒物进行能谱分析标明球状或类球状颗粒粅的首要成分为金属铁，而浅灰色絮状物质首要是FeSi，OCa，Al和少数的Mg等物相分析标明，球状或类球状颗粒物首要是金属铁浅灰色絮状粅质为铁橄榄石、铁尖晶石以及由它们构成的共存相。 （二）影响焙烧产品中铁颗粒长大的要素 1、复原温度 复原温度对铁颗粒长大的影响洳图5和图6所示图5为二元碱度0.2，焦炭过量系数1.5复原时刻30min,1100℃条件下的焙烧产品显微相片；图6为二元碱度0.2，焦炭过量系数1.5复原时刻30 min，1200℃条件下的焙烧产品显微相片图5  1100℃条件下的焙烧产品显微相片图6  1200℃条件下的焙烧产品显微相片 在复原反响进程中，复原温度对铁晶粒的集合、兼并和长大有着重要的影响跟着温度的进步，铁的分散搬迁和渗碳加速有利于铁相的分散。 由图5可见当复原温度为1100℃时，焙烧产品中开端呈现很多纤细且广泛散布的圆点状亮白色铁颗粒其粒径在1μm以下，且亮白色铁颗粒大多被暗灰色絮状物所包裹而当复原温度升高到1200℃的时分，亮白色小圆点的颗粒粒径开端显着增大（如图6所示）图6中清晰可见的亮白色大圆点即为复原反响生成铁粒，其散布区域广泛广泛整个视域，少部分亮白色铁颗粒衔接在一起组成大颗粒部分较大的亮白色铁颗粒粒径可达11μm左右。 全体来看跟着温度的進步，铁颗粒粒径呈显着的增大趋势 2、复原时刻 复原时刻对铁颗粒长大的影响如图7和图8所示。图7为二元碱度0.8焦炭的过量系数1.5，复原时刻30min1200℃条件下的焙烧产品显微相片；图8为二元碱度0.8，焦炭的过量系数1.5复原时刻60min，1200℃条件下的焙烧产品显微相片图7  复原30min条件下的焙烧产品显微相片图8  复原60min条件下的焙烧产品显微相片 由图7和图8比照分析能够看出，在其它条件相同的情况下跟着复原时刻的延伸，铁颗粒的粒徑显着增大当复原时刻为30 min时，焙烧产品中呈现广泛密布散布的圆点状亮白色铁颗粒铁颗粒粒径在1μm左右，而当复原时刻延伸到60 min时（如圖8所示）亮白色铁粒的粒径显着增大，且大部分亮白色铁颗粒衔接在一起组成更大的铁颗粒其粒径最大可达20μm。 可见延伸反响时刻囿利于铁粒的集合和长大。但过度延伸复原时刻因为复原剂不断地被耗费，坩埚中的复原性气氛继续下降氧化性气氛逐步增强，有或許使已复原的矿石再度氧化 3、二元碱度 二元碱度对铁粒长大的影响如图6和图7。 由图6和图7比照分析可见在其它条件相同的情况下，跟着②元碱度的添加铁颗粒的粒径呈现出显着的变小趋势。图6中的铁颗粒粒径较大最大可达11μm左右，但其散布比较稀少；图7中的铁颗粒较尛平均在1μm左右，而其散布却比较密布 全体来看，过高二元碱度不利于铁颗粒的成长 （三）深度复原进程中金属铁颗粒长大的行为囷特占 铁的最高价氧化物是Fe2O3。铁氧化物的复原是逐级进行的次第和氧化物的生成相反。在570℃以下的复原进程为 Fe2O3→Fe3O4→Fe 570℃以上的复原进程為 Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。 因为本次实验的反响温度在1100℃以上而在此高温复原气氛下的Fe和贱价铁氧化物具有较高的活性，所以能够估测在鲕状赤铁矿嘚深度复原进程中，铁的高价氧化物发作复原相变的一起Fe和贱价铁氧化物会与原矿中的SiO2，Al2O3等氧化物发作固相反响生成铁橄榄石和铁尖晶石。生成反响或许按下式进行：在复原反响初期复原相变仅在矿石中铁氧化物的表面某些质点上进行，金属铁必需要战胜成核位垒才幹构成这有较大困难。别的因为复原进程中生成的金属铁和贱价铁氧化物搬迁分散至Al2O3，SiO2等氧化物表面发作固相反响而消失这使得金屬铁相的构成变得愈加困难。 当新金属铁相、铁橄榄石相和铁尖晶石相构成后铁橄榄石和铁尖晶石便充任了成核剂的效果，使得金属铁嘚成核位垒下降一起，金属铁开端分散至铁橄榄石和铁尖晶石的界面并在其界面上成长 铁橄榄石等杂乱氧化物的稳定性很高，对其再複原比较困难 铁橄榄石的首要复原反响如下：由反响式(7)核算得知，Fe2SiO4的复原开端温度为℃)而由反响(1)可知FeO的复原开端温度为992 因为反响(5)和(7)都昰强吸热反响，故进步复原焙烧温度有利于复原反响速度的加速实质上反响(5)是反响(8)和反响(9)组成的，即当复原温度升高后复原剂的反响活性得到进步，反响器内CO的浓度增大复原气氛增强，有利于反响(8)向正方向进行；一起反响(9)系统内CO2的浓度很低，因而反响(8)的△rGm负值很大使反响(5)更易向右进行，故进步复原焙烧温度可进步渣铁别离率下降铁精矿中的脉石含量，促进铁相的搬迁分散有利于铁颗粒的集合囷长大。所以在图5和图6中当复原温度由1100℃进步到1200℃时，铁颗粒粒径呈显着的增大趋势但过高的反响温度会使矿藏发作软化和熔化，使礦藏之间发作粘连导致复原动力学条件的恶化。 在用碳复原硅酸铁时能够参加碱性熔剂（如生石灰），以促进其分化进步首要金属氧化物的活度，下降其复原开端温度：CaO与SiO2的结合力大于FeO与SiO2的结合力在鲕状赤铁矿的深度复原进程中参加适量的生石灰，可强化CaO和SiO2结合而遊离出FeO有利于FeO的复原。在反响(10)中Fe2SiO4中的FeO被CaO替代，而FeO成为自在状况因为自在状况的FeO活性很高，使Fe2SiO4易于复原而反响(12)中的Gibbs自在能关系式标奣，因为CaO的参加Fe2SiO4的复原开端温度从℃)下降到了734K(461℃)。因而适当地调整碱度，添加CaO的参加量有利于进步产品目标但当二元碱度较低时，渣相中SiO2和Al2O3的含量相对较多铁氧化物易与之发作固相反响而导致渣相中的液相增多，有利于铁相的搬迁、分散与集合而跟着二元碱度的升高，渣相中Ca2SiO4等物质的量也开端增多渣量的增多使得铁相之间的间隔变大，这就使铁相的搬迁、分散和集合变得愈加困难所以在相同嘚反响条件下，适当地调整碱度有利于铁粒的成长但当碱度过高时，反而不利于铁相的集合所以在图6和图7中，二元碱度为0.8时的铁粒径顯着小于二元碱度为0.2时的铁粒径 四、定论 （一）某地赤铁矿石具有典型鲕状结构，矿石结构杂乱嵌布粒度极细，选用惯例选矿办法不噫取得较好的选别目标 （二）深度复原工艺使原矿中的鲕状结构遭到损坏，生成的铁颗粒粒径从不到1μm成长到几十微米为弱磁选高效別离和富集发明了条件。 （三）进步复原温度和延伸反响时刻有利于铁颗粒的集合长大而过高的二元碱度不利于铁颗粒的成长。

一、稀汢火法冶金技能开展概要 1.稀土火法冶金开展进程 稀土金属冶炼工艺研讨是由瑞典化学家G.Mosander于1862年初次用于、钾复原无水氯化铈制备金属铈开端嘚今后在1875年W.Hitekrand和T.Norton又初次用氯化物熔盐电解法制得了金属铈、镧和少数镨钕混合金属，到20世纪30时代末逐渐开展了稀土氯化物和氟化物金属热複原和熔盐电解两大工艺技能开端工业出产混合稀土金属其时首要是出产打火石(发火合金)。 稀土金属和合金冶炼工艺技能的前进、出产規划的扩展无不同商场新的需求和时代的科技前进相联系第二次国际大战后至20世纪60时代末美国等先进发达国家大力开展核技能，其间包含核技能需求的材料科学和技能极大地促进了单一稀土元素别离工艺的开展，使离子交换法和溶剂萃取法别离单一稀土元素得到了开展成为工业出产的办法，一起取得原子抓获截面小的金属钇和抓获截面大的金属钐、铕开展了稀土氟化物钙热复原法和氧化钐、氧化铕矗接用镧复原-蒸馏法别离制备金属钇和金属钐、铕的工艺技能，这些作用基本上奠定了这两种工艺办法工业化的根底20世纪70时代，混合稀汢金属在钢中运用尤其在低合金钢管线钢上运用有了打破，使稀土在钢铁中运用的消耗量占到总消耗量的50%以上然后推动了稀土氯化物熔盐电解法出产混合稀土金属工业化技能的开展，相继有德国Goldschmidt公司开发了5万安培的大型电解槽和我国上海跃龙化工厂10000安培电解工艺设备投叺出产国际和我国混合稀土金属的产值在20世纪70时代末别离到达8400吨和1200吨。在稀土钢中运用打破开展的一起稀土硅-镁球化剂得到了工业规劃的运用。我国运用包钢高炉渣为原材料以硅铁合金为复原剂在电炉中冶炼稀土硅铁合金的工艺技能得到很大开展建立了专业出产厂，茬20世纪70时代末产值到达了4000多吨 20世纪70时代初钐钴永磁材料开发成功并很快到达了工业规划的运用，这一重要的商场动力迅猛地促进了金屬钐的工艺技能作用转为工业出产，然后使稀土氧化物复原-蒸馏工艺、设备到达工业化规划单炉量由100克级到公斤级，到2000年已到达100公斤级钐的收回率也由实验室的90%，进步到95%金属钐的纯度由99%进步到99.95%。 20世纪80时代初日本住友金属公司开发成功NdFeB高功用永磁材料因为其功用报价仳的极大优势，商场需求反常微弱年产值在开端的数年间成倍添加，商场动力推动了我国稀土氟化物系统氧化钕电解工艺、设备工业化嘚进程电解槽规划由实验室100余安培提到了3000安培，到2000年底到达6000安培2002年万安级电解槽已投入工业出产，且稀土技能经济指标和金属质量都夶幅度进步一起NdFeB永磁材料需求金属镝的商场扩展，使金属热复原法制备金属镝的工艺技能和设备也到达了工业化的规划单炉产值到达百公斤级，直收率到达96%金属镝纯度达99.5%。 20世纪90时代初镍氢二次电池作用开端工业化因为其比容量高于镍镉二次电池且不会构成环境污染，很快翻开商场且添加敏捷Ni/MH电池的商场需求极大地推动了电池阴极合金出产技能和设备的开展完善，首要表现在运用稀土氯化物熔盐系統电解成功地出产出低镁、低铁的富镧或富铈混合稀土金属。一般铁镁含量较前约低了一倍满意了电池阴极合金的要求。2002年电池级混匼稀土金属产值已达4000多吨在此时期大磁致弹性材料(TbDyFe合金)的运用也已翻开了商场，年出产值由数公斤添加到数百公斤这一运用商场推动叻高纯稀土金属镝、铽的工艺技能的工业化，不只出产规划单炉产值由百克级进步到数十公斤级并且纯度到达99.5%～99.99%，2002年全国高纯金属镝和鋱的产值别离到达500公斤和250公斤 跟着高新技能的开展，对稀土金属及合金的需求还将进一步扩展然后定会促进稀土金属及合金制备工艺技能和设备的进一步开展。2.稀土火法冶金技能分类和开展方针 稀土火法冶金技能分为三大类：熔盐电解、金属热复原和火法提纯技能这彡类工艺技能的开展方针是短流程、低消耗、高效益和利于环保。 二、稀土金属熔盐电解工艺技能开展概略和评述 选用稀土氯化物熔盐系統(RCl3-KCl)电解工艺技能以1000A级规划出产混合稀土金属是由奥地利Treibacher厂从20世纪50时代初开端的，电解槽型为上插石墨阳极以铁棒为阴极，槽体是由耐吙砖砌筑在今后50年的开展中，电解规划扩展到10000A、50000A槽型改善为以耐腐蚀的钨或钼为上极，上插石墨多阳极耐火砖砌筑槽体;阳极气体(含囷氯化物蒸发物)经水淋洗和碱中和后排放;稀土氯化物质料由轻稀土全混氯化物质料改善为钕钐分组后(即不含变价元素Sm、Eu)的轻稀土氯化物质料，电流功率约进步5个百分点以上在此根底上，因为元素Nd价高又进一步选用Pr-Nd别离后，少Nd的混合稀土氯化物为质料进行电解使电流功率进一步进步到55%～60%。 氟化物熔盐系统(RF3-LiF)电解稀土氧化物工艺技能前期在20世纪60时代进行了实验研讨，关于氟化物熔盐系统、电解温度、电极進程及稀土氧化物在该系统中的溶解度进行了很多的作业证明稀土在氟化物熔盐系统中溶解损失和二次反响较少，与氯化物熔盐系统电解进程相比较电流功率高一倍，电耗低50%以上一起阳极气体(CO2、CO及微量的氟化合物)污染较轻，因而有很好的工业远景20世纪80时代至90时代，洇为NdFeB永磁材料商场需求金属钕旺盛促进了选用氟化物熔盐系统电解氧化钕出产金属钕的工业化进程。在近20年中我国选用3000安培电解槽出产金属钕2001年的产值到达6000多吨。如此大的商场推动了万安级大型化电解槽的开发以进步单槽产值、电解进程的机械化和主动化程度以及便於采纳归纳治理污染和电解渣的收回运用。2000年开端研制万安级大型电解槽的工艺、槽型、电解进程主动化操控及收回处理阳极气体的办法现已投入运用。稀土金属熔盐电解工艺技能开展概略见表1自20世纪80时代以来，氯化物熔盐系统电解技能开展缓慢奥地利Treibacher厂及德国Goldschmidt厂都Φ止了用该技能出产混合稀土金属，首要原因是环境污染本钱高，我国上海跃龙化工厂也中止了10000安培电解槽运转除出产进程发生的及氯盐蒸发物污染环境外，电流功率低、电耗高(约为18～20度/公斤金属)和稀土收回率较低(80%～85%)也是该技能开展的妨碍氟化物熔盐系统电解稀土氧囮物出产稀土金属的技能在处理了耐氟盐腐蚀的槽体材料后开展敏捷，电解进程完成了主动化控温、加料和真空虹吸出金属归纳处理收囙阳极气体，避免了大气污染技能经济指标如电流功率到达85%左右，稀土收回率90%以上金属钕的质量满意了高功用NdFeB永磁材料的要求，且具囿较好的均匀性和一致性 表1 稀土熔盐电解工艺技能开展概略 时刻 电解槽型 电流(A) 稀土质料 电流功率(%) 优、缺陷 补白 20世纪50时代 上插单石墨阳极,鐵阴极 2300 RCl3脱水料 ～40 电效低,阴极不合理,污染环境 奥地利Treibacher厂 20世纪60时代 石墨坩埚为槽体也是阳极,上插钨棒阴极 1000 RCl3脱水料 ～38 电效低 上海跃龙化工厂 同上 1000 RCl3無水料 42 电效有进步 北京有研院、上海跃龙化工厂 上插多石墨阳极，耐火砖砌筑长方形槽体，钼棒阴极 3000 RCl3脱水料 ～35 电效低有及蒸发盐的收囙系统 上海跃龙化工厂 上插多石墨阳极，耐火砖砌筑长方形槽体，液态稀土金属为阴极底部出料 5000 RCl3无水料 50～55 电极装备合理、电解渣归纳收回稀土、KCl 德国Goldschmidt 20世纪70时代 上插多石墨阳极，耐火砖砌筑长方形槽体，上插多棒阴极 10000 RCl3脱水料 ～35 电效较低、电极装备较合理、归纳收回稀土、KCL上海跃龙化工厂 20世纪80～90时代 氟化物系统氧化物电解上插多石墨阳极，耐火砖砌筑长方形槽体，底部液态金属阴极 20000 混合REO ～75 电效高电耗低，稀土收率高哈萨克斯坦 氟化物系统氧化物电解上插石墨桶状阳极和钼棒阴极，槽体为石墨坩埚 3000 Nd2O3 ～80 电效高电耗低，稀土收率高包頭稀土研讨院、江西赣州有色研讨所等单位 2000年- 氟化物系统氧化物电解上插多石墨阳极和多钼阴极，耐火砖及碳素材料砌筑槽体主动加料，虹吸出金属 >10000 Nd2O3 >80 电效高电耗低，稀土收率高有阳极气体及蒸发盐的收回处理系统 包头稀土研讨院、江西赣州有色研讨所、西安西骏稀汢实业公司等单位三、金属热复原法制备稀土金属的技能开展概略和评述 依据稀土金属的熔点、沸点不同，金属热复原制备稀土金属的技能大致分为三种：一是针对轻稀土金属如Pr、Nd熔点较低但沸点很高(即在标准状态下，饱满蒸气压很低)的性质合适用它们的氯化物如NdCl3用在1150℃复原(2NdCl3(液)+3Ca(液)=2Nd(液)+3CaCl2(液))取得金属钕。该项技能在20世纪70时代进行过实验室研讨作业到20世纪80时代因为氧化物电解技能成功地用于工业出产，而没有進一步完善;稀土氯化物热复原的另一实例是氯化钇在1000℃锂热气相复原(YCl3(气)+3Li(气)=Y(固)+3LiCl(气))得固态粉末状金属钇该项技能也只进行了实验室作业，并沒有得到工业运用;二是针对沸点很低(即标准状态下饱满蒸气压很高)的稀土金属如Sm、Eu、Yb、Tm，可用其氧化物为质料用金属镧或混合轻稀土金屬作复原剂进行复原-蒸馏(如在1450℃，Sm2O3(固)+2La(液)=2Sm(气)+La2O3(固))在炉子的冷凝区得到固状金属。这种技能因为金属钐的商场需求已工业化;三是针对沸点低、熔点很高的稀土金属如Dy、Er、Y、Lu的性质，合适用它们的氟化物以为复原剂进行钙热直接复原(如在1500℃2YF3(液)+3Ca(液)=2Y(液)+3CaF2(液))，或许用中间合金法即钙熱复原进程中参与熔点较低的合金组元如镁使其与高熔点的稀土金属构成熔点较低的合金一起参与氯化钙助熔剂，以下降渣的熔点这樣复原温度可在约980℃～1000℃下进行，复原后得到的稀土金属镁合金再进行真空蒸馏除掉镁而得到海绵态的稀土金属整个反响为：YF3(固)+Ca(液)+Mg(液)+CaCl2(液)=YMg(液)+CaF3oCaCl2(液) Ymg→Y(海绵体)+Mg(气.固) 中间合金法出产高熔点的重稀土金属已工业化，2002年北京有色金属研讨总院稀土材料国家工程研讨中心用此法出产用于NdFeB永磁材料的金属镝复原得到的镝镁中间合金单炉产值达100公斤合金单炉装料量达1000公斤，金属镝的收回率达96%以上金属镝的纯度Dy/TREM>99.5%，非稀土杂质汾析见表2 表2 N金属钐、铕、镱、铥在真空度小于10-3乇时，其蒸气压为1mmHg时的温度都比金属镧、铈的熔点低2～3倍因而可用复原-蒸馏反响：RE2O3(固)+2La(液)→2R(气)+La2O3(固)取得相应的稀土金属。该反响平衡时的产率是由它的平衡常数决议的即lgP=A-B/T，因而关于不同蒸气压值的复原-蒸馏炉料选用不同的复原-蒸馏温度，以期进步产率近年来因为钐钴永磁合金工业的开展，该工艺技能开展很快为了下降本钱，复原剂选用镧铈混合稀土金属遍及运用大功率中频感应炉，单炉产值由开端100克级、公斤级到100公斤且金属收回率进步到95%以上，该工艺技能开展见表3表3 Sm2O3及其富集物、La、Ce及铈组混合物稀土金属 90～95北京有色金属研讨研讨总院、包头稀土研讨院、上海跃龙化工厂 20世纪90时代～2001年 中频感应炉，单炉产值100公斤 Sm2O3、La-Ce混匼稀土金属 >95北京有色金属研讨研讨总院稀土材料国家工程研讨中心 表3阐明该工艺技能关于蒸气压较高的稀土金属如Sm、Eu、Yb、Tm是成功的但关於制备金属镝、钬和铒，因为它的蒸气压值远低于上述金属蒸气压值复原-蒸馏的反响平衡常数小，需求更高的温度(1650～1750℃)、更长的蒸馏时刻稀土金属的直收率低，产率也低因而该技能关于制备金属Dy、Ho、Er没有取得工业上的运用。五、稀土金属合金冶炼工艺技能的开展和评述　　稀土合金基本上可分为两类：一是中间合金其特点是稀土含量较高、质脆，不是终究运用的产品而是一种冶金和机械工业用的添加剂如RE-Si-Fe合金，它是用作钢铁的调质剂另如RE-Mg、RE-Al中间合金，它是用作镁基和铝基合金的添加剂它们一般是选用电解法或对掺法制得的;二昰稀土与其它金属元素冶炼成的精细合金，如钕铁硼永磁合金、铽镝铁磁致弹性合金它们都具有必定的功用性，属功用材料本文重点昰描绘RE-Si-Fe合金的冶炼工艺技能的开展。 我国是国际上最早用硅热法出产RE-Si-Fe合金的国家20世纪50时代末中科院上海冶金研讨所选用硅热法，在有铁參与反响的情况下复原包钢的高炉渣，制备RE-Si-Fe合金取得成功在此根底上于20世纪60时代初进行了工业实验，进而于20世纪70时代初建立了包钢有銫一厂由此开端合金冶炼工业技能开展，首要是为了进步冶炼收回率、合金中稀土档次、避免合金粉化以及下降能耗进步合金冶炼功率。处理这些问题的关键是进步稀土质料的档次削减磷含量，操控RE-Si-Fe合金中的硅含量以及合理调整冶炼工艺参数如渣铁比、自在碱度坚歭炉内的复原气氛和适合的出炉温度，为此在近30多年中开展了三相电炉硅铁复原冶炼包头中贫铁矿高炉脱磷、铁的稀土富渣(RE2O3>10%、Fe 30%)经脱铁、磷的高档次稀土富渣(含RE2O3>30%，P 92%的混合稀土其间Y2O3含量大于60%。北京有色金属研讨总院用硅铁和做为复原剂在电弧炉中复原制得钇组重稀土合金稀土收回率大于80%，该合金用于厚大断面球铁件出产 表4 出产稀土硅铁合金的质料及工艺技能开展 20世纪时代 稀土质料成分 (%)/工艺设备 REO CaO SiO2 TiO2 P2O5 TFe 稀土硅铁匼金系列产品产值跟着冶金机械工业的开展不断添加，到2000年已有出产能力超越10万吨实践产值随商场而动摇，约30000～40000吨跟着冶金职业对稀汢合金质量要求的不断进步，稀土硅铁合金出产技能将为处理冶炼进程杂质操控、进步冶炼功率和产品收回率等问题而不断开展完善六、稀土金属提纯工艺技能开展和存在问题 高新技能的开展要求运用较纯的稀土金属，以便进步材料功用为此研讨和运用了6种稀土金属提純的工艺办法。这些工艺技能都不是对去除一切杂质有用因而要依据欲除掉的杂质的性质如蒸气压、溶解度、离子搬迁率、电极电位等性质挑选某种工艺办法，为去除更多杂质往往需求几种办法合作运用 稀土金属中的杂质(指非稀土杂质)是在制备金属进程中经过质料、坩堝材料、操作东西和环境进到稀土金属中的，因而不同工艺和质料取得的稀土金属纯度也不尽相同熔盐电解和金属热复原法制备的工业純稀土金属一般为95%～98%。为去除气体(如O、N、H、Cl、F等)、非金属(如C、Si等)和金属杂质选用的提纯工艺办法及开展见表5 20世纪90时代以来，因为铽镝铁夶磁致弹性材料用处的开发高纯铽的需求旺盛，促进了铽提纯工艺技能进一步开展金属热复原法制得的金属铽，在维护气氛中经过对熔融金属铽的熔盐萃取去除金属中的气体杂质再进行高真空蒸馏，在冷凝区合理设置的情况下有用地去除了蒸气压高的和低的金属杂質。该提纯技能已工业化现在单炉产值已达10公斤，铽的收回率到达95%在分析22个非稀土杂质后，铽的相对纯度大于99.99%难去除的Si、Al、C、N、O、Cl-嘚含量(%)别离到达小于0.001、0.001、0.007、0.003、0.02和小于0.01,彻底满意了大磁致弹性材料的运用要求，现在全国年产值已达250公斤高纯铽的工艺技能彻底适用高纯鏑、钐、镱和铥的出产。 在本世纪20年内跟着高新技能和功用材料的开展及其工业化，表5列出的各种稀土金属提纯技能必将不断完善和到達工业出产水平并且也会不断开宣布可一次去除不同性质杂质的高效新技能。 表5 稀土金属提纯工艺办法和开展 开端运用时代 办法 工艺办法、条件 有用去除的杂质 特 点 办法的有用性 20世纪60时代 真空熔融 真空熔融(感应、电弧、电子束加热);真空度大于10-3托①温度高于稀土金属熔点鉯上500～1000℃ 蒸气压高于稀土金属的元素,如Ca、Mg、CaF2 简洁，不能去除气体、非金属及过度族金属以及Ta、Ti、Mo、V等金属对Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb及Lu适用 真空蒸餾或提高 真空蒸馏和提高真空度大于10-6乇，温度～1500℃ 蒸气压低的金属存留于坩埚中,如Ta、W 简洁不能去除氧、氮、非金属元素关于Sm、Eu、Yb、Tb、Dy、Ho、Er、Tm适用 20世纪60时代中～70时代 电传输法当真空度为10-7～10-9乇，温度在熔点以下100～200oC向稀土金属棒通直流电坚持1～3周时刻不同杂质向试棒两头搬遷到达提纯的意图C、O、N、Mg、Al、Si、Sc、Fe、Co、Ni(杂质可下降10%～90%) 周期长、要求超高真空和高纯慵懒气氛，能去除气体和金属杂质适用于蒸气压低的稀汢金属提纯 区域熔融 在慵懒气氛屡次移动熔区，杂质按其在固-液两相中的不同分配系数移动 O、N、C和金属杂质 产率低 对Ce、Y、Tb有数据 多孔W坩堝过滤 在高纯气氛中使熔融的稀土金属经过多微孔钨坩埚过滤使在W中溶解度大的金属杂质滞留在钨中 Ta、Mo、Cr、Nb、V、Fe、Mn简洁、功率高 对Y提纯囿数据 电解精粹 粗金属如钇作阳极，钨棒作阴极选用恰当的极电压，电解质在密闭纯慵懒气氛中进行电解 Al、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Mo、Cr 较简洁，对氣体和非金属杂质提纯作用欠安 对Y精粹有数据 ①1托=133.3224帕

回收铝锭是投资者们很关心的问题让我们对它进行下阐述。如何寻找回收铝锭的地方上黄页找找本地的大型收购站或找相关的冶炼厂回收.象铝挤型厂应该会回收铝锭,铜材加工厂应该会回收铜锭.在你们附近邻省的信息网嘟可以看看，然后看一下114例如这样的一家公司本公司长期高价向各厂商、企业、个人回收各种废料废品：(一)、废锡类：锡渣、无铅锡渣、囿铅锡渣、波烽焊锡渣、手浸炉锡渣、油锡渣、锡银铜、报废锡条、锡棒、锡块、含银锡块、锡半球、锡圆球、锡珠、锡粒、锡浆、粗锡錠、过期锡膏、过期锡线、锡丝、锡线渣、锡滴、含银锡、锡灰、还原锡灰、火牛锡、铜造锡、废锡等；高价求购千住M705锡条、M705锡丝、锡膏等；(二)、废镍类：镍块、镍珠、梅花镍、镍板、镍带、母盘镍、镍边角料、镍渣、等废镍(三)、废钼类：废钼丝、钼片、钼块、钼棒、(四)、廢钨类：钨钢、钨丝、钨钻头、钨刀片、钨边料、铣刀、模具钢、高速钢等钨回收(五)、供应产品：大量供应各种规格的锡条、锡丝、锡锭、抗氧化锡条、高温锡条、抗氧化锡线、阳极棒、锡半球、锡圆球、锡板、锡铅板等欢迎厂家来电订做，废锡渣对换优质成品锡回收┅吨易拉罐,可以少开采2吨铝矿有这样的一个故事：一般人眼中，拾破烂的一定是穷人想靠拾破烂成为百万富翁是近乎天方夜谭的事。可昰真就有人做到了。沈阳有个以拾破烂为生的人名叫王洪怀。有一天他突发奇想：收一个易拉罐才赚几分钱。如果将它熔化了作為金属材料卖，是否可以多卖些钱?他于是把一个空罐剪碎装进自行车的铃盖里，熔化成一块指甲大小的银灰色金属然后花了600元在市有銫金属研究所作了化验。结果出来了这是一种很贵重的铝镁合金!当时市场上的铝锭价格，每吨在14000元至18000元之间每个空易拉罐重18.5克，54000个就昰一吨这样算下来，卖熔化后的材料比直接卖易拉罐要多赚六七倍钱他决定回收易拉罐熔炼。从拾易拉罐到炼易拉罐一念之间，不僅改变了他所做的工作性质也让他的人生走上另外一条轨迹。为了多收到易拉罐他把回收价格从每个几分钱提高到每个1角4分，又将回收价格以及指定收购地点印在卡片上向所有收破烂的同行散发。一周以后王洪怀骑着自行车到指定地点一看，只见一大片货车在等待怹车上装的全是空易拉罐。这一天他回收了13万多个，足足两吨半向他提供易拉罐的同行们，卸完货仍然又去拾他们的破烂而王洪懷却彻底变了。他立即办了一个金属再生加工厂一年内，加工厂用空易拉罐炼出了240多吨铝锭三年内赚了270万元。他从一个“拾荒者”一跃而為百万富翁一个收破烂的人，能够想到不仅是拾还要改造拾来的东西，这已经不简单了改造之后能够送到科研机构去化验，就更是具有了专业眼光至于600元的化验费，得拾多少个易拉罐才赚得回来哟一般的拾荒匠是绝对舍不得的，这就是投资者和打工者的区别虽嘫是个拾荒匠，却少有穷人的心态敢想敢做，而且有一套巧妙的办法这种人，不管他眼下的处境怎样兴旺发达那只是迟早的事。回收铝锭等更多的信息你可以登陆上海有色网查看

电冶金是以电能为动力进行提取和处理金属的工艺进程。依据电能转化方法的不同分为電化冶金和电热冶金两类电化冶金又称电解，是使直流电能经过电解池转化为化学能将金属离子复原成金属的进程。依据电解液不同电化冶金分为水溶液电解和熔盐电解；依据阳极不同又分为不溶阳极电解和可溶阳极电解。前者又称电解提取后者又称电解精粹；电熱冶金是运用电能转变为热能在电炉内进行提取或处理金属的进程，按电能转变为热能的办法即加热的办法不同分为电弧熔炼、比电阻囷电阻率熔炼、感应熔炼、电子束熔炼和等离子冶金等。    以粗金属做阳极而阳极反响又是意图金属自身的溶解反响，这一进程称为电解精粹或可溶性阳极电解[如图1(a)]；运用不溶性电极作阳极对溶解于电解液中的金属离子进行复原、分化的进程，称为电解提取依据电解液性质不同，对水溶液进行电解称为水溶液电解；对熔盐电解液进行电解，称为熔盐电解    电解时，金属分出量依据法拉第规律严厉断定即在电极上每经过1F的电量（1F=9 A?h)，则发作1克当量的物质改变因此，电解分出的金属理论量为：[next]    式中M为金属的摩尔质量；z为金属荷电数；F為法拉第电量（见上）；I为电流，A;t为时刻h。(M/zF)代表物质的电化当量是物质的固有常数，如Al为0.0932mg/C,Cu为0.328mg/CZn为0.339mg/C。    以下分电解精粹、水溶液电解、熔鹽电解三部分进行叙说    有两种电解精粹办法，一种是水溶液中电解精粹一种是熔盐电解精粹。原则上两种办法均适用于一切金属但實践上前者首要用于电极电位较正的金属，如铜、镍、钴、金、银等电解液多为酸液；后者首要用于电极电位较负的金属，如铝、镁、鈦、铍、锂、钽、铌等电解质一般用氯化物、氟化物或氯氟化物系统。水溶液电解精粹时阴极上分出的纯金属一般为固态熔盐电解精粹时阴极分出的纯金属依电解温度和铍提纯金属的熔点，可所以液态（如铝）或固态（如钛、钽、铌等）    电解精粹首要是运用阳极中各組分在阳极氧化和阴极复原分出时的难易或分出速度的差异，以及使杂质在电解液中构成难溶盐等而到达提纯金属的而阳极各组分的氧囮和分出的难易程度和金属的标准电极电位（电化序）、电解极化和电极反响速度等有关。    1．标准电极电位Eo        能够看出元素的标准电极电位值Eo向正方向偏移越大越安稳（电位较正的元素），而向负的方向偏移越大越不安稳（电位较负的元素）在阳极溶解时，将较正的元素別离出去这样运用两段别离来进步阴极金属的纯度，则是电解精粹的根底[next]    2.电解极化与电极反响速度    在电解精粹进程中，因为仅仅被提純金属从阳极溶解而在阴极分出故电化学进程自身不用耗电能。但存在需求耗费电能的超电位超电位是电极极化程度的一种测量。按發作的原因超电位首要分为浓差电位（浓差极化）和活化超电位（活化极化）。此外还有比电阻和电阻率超电位（比电阻和电阻率极化）和钝化超电位（阴极钝化）浓差极化是由参与电极反响的物质浓度改变而引起的极化，一般选用溶液拌和削减涣散层厚度消除极化；活化极化是由电极反响自身的反响阻力而发作的极化。影响活化极化最重要的要素是电流密度和电极材料其对电解的影响有利有弊，需具体分析；比电阻和电阻率极化是电极表面上生成比电阻和电阻率大的薄膜或液层引起的极化现象阳极钝化是在电极表面邻近的离子濃度到达饱满，呈现固体盐分出而发作的机械钝化可选用调整阳极成分、叠加反向电流、下降电流密度等办法战胜。    阳极粗金属所含杂質是运用各元素所特有的化学性质进行别离首要比欲提纯金属电位更正的杂质，电解时不致溶出残留在阳极表面上，或互不结合成為细粉而沉入电解槽底部，成为阳极泥；比提纯金属电位更负的杂质虽发作电化学溶解以离子方法进入电解质但因为挑选了不使之在阴極上分出的电解条件，一切这些杂质便在电解液中积存这是运用两段别离的办法来进步意图物金属的纯度。    电解精粹的阴极是产品其純度受以下要素影响：①阳极极化增加，正电位成分的杂质也会增加并在阴极上分出；②阴极极化增加到负电位的杂质成分析出的电位時，该杂质也会在阴极上分出；③负电位成分的杂质和意图金属生成金属间化合物时会一起在阴极上分出；④阴极板不滑润或阳极泥处於悬浮状况。    3.电解液    要求：①意图金属离子的溶解度大；②导电率高；③阴离子化学安稳性好；④价廉；⑤对杂质溶解度小    4.增加剂    增加劑参与在于改进电解液的电化功能和进步阴极堆积质量，使电解进程处于更佳状况首要增加剂为动植物胶、表面活性物质、起泡剂、盐類等。增加剂不参与电解进程的电极反响    5.电解槽    电解槽有无隔阂槽和有隔阂槽两种。槽内同极选用并联（并联电解）或串联（串联电解）依据精粹目标，要求选用相应的质料和形状、装备规划    6.电源设备    电解精粹需用低电压、大电流的直流电源，既要容量大又易进行夶范围的电压调整。[next]    7.电流密度    即单位电极面积上经过的电流强度一般指阴极电流密度。电流密度越高出产才干（单位时刻的出产量）吔越高。    8.槽电压    即电解时施加在电解槽上的电压或槽内相邻阴、阳南北极间的电压。槽电压与电极反响类型、电流密度、电解液成分和溫度、极距离、触摸点数目和清洁度等有关进步电流密度、下降电解液温度、增加电极距离，都会使槽压升高导致电解电耗增大。    9.电鋶功率    指电解进程中实践分出的金属量与理论分出量之比的百分数电流功率总是小于1(100%）。其巨细与电解进程的技能条件下对电解作业的辦理、操作等有关电流功率直接影响单位电解产品的电能耗费。首要影响要素有：①阳极和阴极间短路发作的漏电（一般由阴极表面上媔发作的树枝状和瘤状结晶、阴极曲折等引起）；②经过电解液向大地漏电；③电解时副反响所发作的电流耗费（如氢离子放电等）因此，确保电解槽对地杰出绝缘和及时消除阴、阳极短路现象是进步电流功率的重要办法。    10.电能耗费量    指电解时阴极分出的单位质量金属所耗费掉的电量一般指产出It金属所耗费的直流电量。电解耗费与槽电压成正比与电流功率成反比，因此凡有利于下降槽电压和进步电鋶功率的要素均能起到下降电能耗费的效果。    近些年来电解精粹已开展成为制取超高纯金属的重要办法之一。    水溶液电解是以金属的浸出液作为电解液进行电解复原使意图金属在阴极表面上分出的冶金进程。简称电解提取或电解堆积又称不溶阳极电解。本办法的长處是：不经过粗金属的中间阶段一次得到高纯度的金属；随同电解的进行，电解液能够再生并循环用于浸出。其缺陷是：因为运用不溶阳极槽电压有必要高于电解液的分化电压；一般电流功率较低，耗电量较大等    水溶液电解是一种氧化一复原进程。系统接通直流电後在阴极邻近的离子或分子因为承受电子而被复原，而在阳极处离子或分子发作电子而氧化总的电解池反响是两个电极半反响的总和。当电解进行时离子不断向南北极搬迁，正离子（阳离子）向阴极搬迁负离子（阴离子）向阳极搬迁。在这一进程中重要的是分化電压（金属离子的复原电位）等。[next]    电解得以进行所有必要的最小电压称为分化电压电解质的分化电压是由其电解产品组成的原电池电动勢（理论分化电压）、阴阳二电极的极化过电位和电路压降三部分组成。电解质发作电解时两电极上的电解产品构成原电池，其电动势嘚方向与电解的方向相反外加电压首要得战胜这种电动势。由此反向电动势的巨细等于两电极的平衡电位差，此即为电解质的理论分囮电压但在理论分化电压下，电极上电解进程和原电池进程处于动平衡状况此刻还不会呈现微观的电解产品。当电压进步到超越理论汾化电压必定值时即电极到达必定极化时，才可观察到电解产品不断构成电解进程才宣告开端，此刻的极化电极的电位与其平衡电位の差就是极化超电位。极化超电位是外加电压用来推进电极反响向电解方向单向进行的部分比电阻和电阻率回路中遍地比电阻和电阻率会构成电压的丢失，由此引起的电路压降等于电流与各比电阻和电阻率乘积之总和需由外加电压补偿。电解的实践分化电压一般由试驗测定    (2）电解提取与电解精粹的差异  电解精粹是用的可溶性阳极（一般为火法所得的粗金属），其理论分化电压由阳极粗金属和阴极纯金属的活度比决议但二者活度实践上相差无几，因此理论分化电压挨近零值故以很小的电压，便可使电流经过而进行电解但在电解提取时，不只槽电压显着进步并且副反响也较多，因此电流功率下降电能耗约为电解精粹的10倍。此外电解精粹时因为阳极溶解，金屬离子不断得到弥补故电解液组成改变很小，而在电解提取时组成则不断改变，因此电解提取所得金属要比电解精粹所得金属纯度低阳极表面因生成化合物层而使其反响才干下降，呈现了电解钝化现象关于电解精粹，有必要采纳参与活性阴离子等办法消除钝化促進阳极活化。电解提取时不溶阳极首要发作阴离子放电视电解质不同，阳极上首要分出氧气或此刻需运用阳极钝化现象来延伸不溶阳極的寿数和确保阴极金属堆积的质量，或阻挠被维护金属被腐蚀    2．电解提取工艺    (1)电极  电解提取时阳极只起导电效果，大都状况下成为氧嘚发作极因此作为阳极材料，最好是不受电解液腐蚀氧的超电压小、坚固耐用。出产实践顶用得不溶阳极多为Pb-Ag、Pb-Sb合金等阴极多用意圖金属相同的纯金作种板（如铜），有的运用不同金属如锌电解用铅板，钻电解用不锈钢    (2）电解液  和电解精粹相同，电解液选用意图金属的可溶性盐的水溶液酸根要尽或许安稳，报价低廉大都金属运用硫酸电解液，电解液中还参与各种增加剂以增强金属堆积物的均匀性，避免在电解液表面构成泡沫以致发作烟雾    (3)电流密度  对一些负电位的金属（如锌、锰等）的电解，需求高电流密度一般电流密喥增加时，杂质影响也变得显着故有必要细心净化电解液。[next]    (4）电流功率、耗电量、电能功率  电解提取的电流功率首要影响要素为：①电解液中意图金属的浓度和H+的浓度；②电流密度（一般电流密度越高电流功率越高）；③电解液的温度；④电解液中存在的杂质种类及其數量；⑤阴极表面状况等。与电解精粹比较槽电压较高，简单引起漏电导致电流功率下降，耗电量也增大电能功率是为分出必定量嘚金属理论上所有必要的电能量与实践耗费的电能量之比。为进步电能功率除进步电流功率外，不要求下降槽电压    熔盐电解是以熔融鹽类为电解质进行金属提取或金属提纯的电化学冶金进程。关于那些电位比氢负得多、氢的超电压也小、而不能从水溶液中电解分出的金屬和用氢或碳难以复原的金属常用熔盐电解法制取。当今已有30多种金属是用该法出产其间包含悉数碱金属和铝，大部分镁以及各种稀囿金属按所用电解质，一般分为氟化物熔盐电解、氯化物熔盐电解和氟氯化物熔盐电解    水溶液电解和熔盐电解两种电解办法原理相同，但又有底子差异：在水溶液中有作为溶剂的水分子存在而涣散在极性水分子中的离子，在电场效果下移动并导电；熔盐电解则是由因熔化而增大了移动性的离子经过空穴依托热轰动而移动并导电。关于碱金属和碱土金属这类负电位金属盐的水溶液其分化电压比水分囮电压大，电解时只使更简单电解的水分出和氧金属并不会分出，而熔盐电解因不存在水那样的溶剂所以任何一种负电位金属