熔鹽電脫氧法制備金屬及合金的研究進(jìn)展

賈雷，嚴(yán)紅燕，李慧，劉暢，張帥

(華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院 現(xiàn)代冶金技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009)

現(xiàn)階段，工業(yè)上制備純金屬及合金的方法主要有重熔法、金屬熱還原法、碳熱法和電解法[1]。重熔法用于金屬與合金的還原、熔化和精煉，俄羅斯、西歐等發(fā)達(dá)國家利用重熔法生產(chǎn)了氧含量小于0.1%的金屬與合金，該法的熔煉溫度在1700 ～2000℃，成本比金屬熱還原法高兩倍。金屬熱還原法[2]是1948年美國杜邦公司利用鎂熱還原法（Kroll法）取代鈉法了（Hunter法）生產(chǎn)出了噸級海綿鈦[3]，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)而進(jìn)入大眾視野。目前該法廣泛用于生產(chǎn)金屬及合金如鈦鐵合金、鉿、鋯等一系列金屬。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，該法仍然存在生產(chǎn)不連續(xù)，能耗大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，純度較低的問題。碳熱法是為解決金屬熱還原法能耗較大這一問題而提出并被應(yīng)用的生產(chǎn)金屬與合金的新方法，該法生產(chǎn)的產(chǎn)品價(jià)格低廉但會形成碳化物，影響產(chǎn)品質(zhì)量。電解法包含水溶液電解和熔鹽電解，這種方法流程短，污染小，常被用來生產(chǎn)超純金屬，是新時(shí)期下最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色冶金新工藝。

傳統(tǒng)熔鹽電解法發(fā)展歷程是在1807 年，英國化學(xué)家H.Davy 首次電解NaOH 制取得到金屬Na，隨后1886 年，美國的霍爾（C.M.Hall）和法國的埃魯（P.L.T.Hero）申請了NaAIF6-Al2O3熔鹽電解法制備金屬鋁的專利[4]，這也是傳統(tǒng)熔鹽電解法制備提煉低熔點(diǎn)金屬的靈感思路來源，以高溫熔鹽為電解質(zhì)電解相關(guān)金屬的鹵化物或氧化物，利用其產(chǎn)物密度的不同得以分離，得到低熔點(diǎn)金屬。

熔鹽電脫氧法是由生產(chǎn)低熔點(diǎn)的傳統(tǒng)熔鹽電解法發(fā)展而來用于生產(chǎn)高熔點(diǎn)金屬。最初在1997年，劍橋大學(xué)的三位冶金學(xué)家Derek J.Fray、Tom W.Farthing和George Zheng Chen試圖通過電解將鈦表面上的氧化膜消除掉，但是意外的發(fā)現(xiàn)這個(gè)過程可以直接將鈦氧化物脫氧制備成金屬鈦。在1998 年申請了利用熔鹽電脫氧法制備金屬鈦的專利[5]，2000 年時(shí)在Nature 上報(bào)道了由二氧化鈦直接熔鹽電脫氧法制備了金屬鈦的FFC 劍橋法(Fray-Farthing-Chen Cambridge Process)[6]，該法區(qū)別于傳統(tǒng)的在熔鹽陰極上沉積的方法，其能耗低、流程短、環(huán)境友好，是一種具有劃時(shí)代意義的綠色生產(chǎn)金屬及合金的新方法。

1 FFC 法電解原理

FFC 電脫氧法的關(guān)鍵是以經(jīng)壓片燒結(jié)后的固態(tài)氧化物為陰極，以石墨 (或惰性材料) 為陽極，在低于金屬熔點(diǎn)及熔鹽分解壓的條件下進(jìn)行電解。在陰極金屬氧化物被還原成金屬或者合金，而在陽極氧離子通過CaCl2熔鹽到達(dá)陽極放電，產(chǎn)生O2（惰性陽極）或者CO 及CO2氣體（石墨陽極）。

以電解三氧化二鉻制備單質(zhì)鉻為例：將Cr2O3粉末經(jīng)壓鑄，燒結(jié)后用耐高溫的金屬導(dǎo)體連接當(dāng)作陰極，以石墨棒當(dāng)作陽極，在650 ～ 950℃的CaCl2熔鹽體系中電解。

Chen[7]研究了陰極氧化物還原的動力學(xué)建立了金屬/固體氧化物/熔鹽三相反應(yīng)界線模型，證實(shí)了還原過程是從導(dǎo)電性較差的氧化物的表層向內(nèi)層的逐漸轉(zhuǎn)變還原為金屬的過程。同時(shí)Vishnu[8]在CaCl2熔鹽中制備金屬鈾時(shí)發(fā)現(xiàn)表層有88.3%的UO2還原為金屬鈾，而片體內(nèi)部有96.3%的UO2未被還原，進(jìn)一步佐證金屬/固體氧化物/熔鹽三相反應(yīng)界線模型的合理性。

動力學(xué)模型已經(jīng)建立但對于FFC 劍橋工藝的還原機(jī)理卻有氧離子化和鈣熱還原兩種意見相左的觀點(diǎn)。Frary 等[6]認(rèn)為還原是固態(tài)氧化物中的氧在電場作用下直接離子化形成O2-，與陽極石墨碳反應(yīng)生成氣體的直接電脫氧過程。為了說明這一問題，QIU 等[9]采用循環(huán)伏安法利用金屬孔洞電極研究了NiO 和Cr2O3的陰極電化學(xué)行為，NiO 和Cr2O3分別比鈣析出電位正0.8 V 和0.3 V，如果是鈣熱還原熔鹽中應(yīng)存在大量的CaO，但只檢測到少量的氧從而證實(shí)了直接電脫氧機(jī)理的合理性。Wang等[10]在850℃的CaC12熔鹽中用FFC 法的電解稀土氧化物Tb4O7時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)置電解電壓（3.6 V- 4.2 V）大于CaCl2的分解電壓3.2 V 時(shí)，由于產(chǎn)生大量的金屬鈣，阻礙了Ca2+的向氧化物內(nèi)部擴(kuò)散和O2-的向外擴(kuò)散，最終影響了電解效率，反證了直接電脫氧的合理性。

而Chen 等[11]則認(rèn)為由于金屬鈦溶解氧的電極電勢比鈣離子還原成鈣的電極電勢更正，更先發(fā)生反應(yīng)，而鈣還會與低價(jià)鈦的氧化物反應(yīng)生成鈦酸鹽，之后再進(jìn)一步還原為金屬單質(zhì)或合金，鈣的存在促進(jìn)還原的進(jìn)行。同時(shí)日本北海道大學(xué)Ryosuke Suzuki等[12-13]確定CaCl2易水解在熔鹽中存在CaO，而CaO 的理論分解壓為2.6 V（850℃），在熔鹽電脫氧時(shí)設(shè)置電解電壓為3.0 V，勢必產(chǎn)生金屬鈣，在高溫下會參與到氧化物的還原過程中。并依據(jù)此還原機(jī)理提出了鈣熱還原電解法(OS 法)[12]，在CaCl2-CaO-Ca 體系中，電壓的設(shè)置在CaO和CaCl2之間，充分發(fā)揮鈣的還原作用還原金屬氧化物，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)。目前已成功制備TiCr2[14]金屬間化合物、Ni[15]、Ta[16]、Ti-29 Nb-13 Ta-4.6 Zr[17]、V-Ti[18]等合金。

此外也有關(guān)科學(xué)家認(rèn)為直接電脫氧的同時(shí)存在鈣的還原作用，其還原過程是雙重作用下的結(jié)果。Dring 等[19]通過分析TiO2的電脫氧過程為TiO2→Ti3O5、Ti2O3、CaTiO3→TiO →Ti，在 此還原過程中的還原電位均比鈣的還原電位正0.5V以上，但同時(shí)TiO →Ti 還原電位與鈣的還原電位相當(dāng)，故而在直接電脫氧過程中一定程度上會存在鈣的熱還原。Schwandt 等[20]控制不同的電解電壓檢測中間產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)了CaTiO3的存在，且通過長時(shí)間低電壓電解得到了金屬Ti，從而更進(jìn)一步確認(rèn)了Ca 析出電位前的TiO2的還原。同時(shí)劉美鳳[21-22]等也做了相似的試驗(yàn)，通過確定不同電壓條件下的電解產(chǎn)物分析后發(fā)現(xiàn)在0.5 V ～ 1.5 V 的低于CaO 的分解電壓條件下陰極的還原機(jī)理是直接電脫氧，當(dāng)施加的電壓高于CaO 的分解電壓為2.5 ～ 3.1 V 時(shí)陰極還原是直接電脫氧和鈣的還原共同作用的。

通過以上分析說明FFC 法的陰極還原機(jī)理是由直接電脫氧和鈣的還原共同作用下的，符合金屬/固體氧化物/溶鹽三相反應(yīng)界線動力學(xué)模型的還原過程。其中在熔鹽中加入少量的CaO 或金屬鈣有利于還原的進(jìn)行，但如果熔鹽中存在過量的鈣會引起短路和CO2還原等副反應(yīng)，產(chǎn)生碳化物，影響連續(xù)生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

2 陰極的制備

陰極是電脫氧成功的關(guān)鍵，而球磨、壓制和燒結(jié)的工藝的不同又會影響陰極的粒度組成、孔隙率和導(dǎo)電性。通常為保障一定的孔隙率和機(jī)械強(qiáng)度會把球磨粒度控制在微米級，把壓制力度控制在10 ～ 15 MPa 之間。隨燒結(jié)溫度的升高則會使晶粒增大，機(jī)械強(qiáng)度提高，孔隙率降低，發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，當(dāng)晶型發(fā)生變化就會產(chǎn)生氧空穴，材料導(dǎo)電性就會得以加強(qiáng)。同時(shí)也有人研究在陰極中摻雜適量的造孔物質(zhì)，會提高孔隙率、氧離子的擴(kuò)散速度及導(dǎo)電性。

龔衛(wèi)星[23]在制備鎳鎢合金時(shí)，稱取磨細(xì)后的質(zhì)量比Ni2O3:WO3=4:5 的粉末，在15 MPa 壓力下壓制成h=2 ～ 4 mm，Φ=10 mm、m=2.5 g的圓狀片，在800℃電爐中燒結(jié)2 h，冷卻后在用Φ=2 mm 的銅絲穿過在陰極燒結(jié)片中央鉆好的圓孔制成了陰極。其燒結(jié)過程中發(fā)生Ni2O3→NiO，WO3+NiO →WO3NiO →NiWO4等一系列反應(yīng)。朱靖[24]以ZrO2和Cr2O3為原料，按n( Zr): n( Cr)=1:2 混合，加入1. 5%的PVB，在6 MPa 下壓制成型，在900 ℃燒結(jié)2 h，在3.1 V 電壓下，900 ℃的CaCl2熔鹽中電解15 h，Cr2O3首先還原為單質(zhì)Cr，然后ZrO2或CaZrO3在單質(zhì)Cr 表面還原，形成放電容量為268. 75 mA·h /g的ZrCr2合金。胡玲[25]在制備鈦鎢合金時(shí)，以蒸餾水為粘連劑、15MPa壓力并保壓30 s和選取900℃時(shí)管式電阻爐的中溫區(qū)燒結(jié)，在900℃的CaCl2熔鹽體系電解，著重分析了分解電壓相差大小對電解的影響，發(fā)現(xiàn)WO3優(yōu)先于TiO2完成還原。郭春芳[26]在原料中添加4%石墨粉制備了ZrO2-Ni2O3燒結(jié)片，發(fā)現(xiàn)石墨碳粉的加入可以提高燒結(jié)片的孔隙率，形成尺寸均勻的顆粒，在電解過程中促進(jìn)氧空位和電子產(chǎn)生使電脫氧速率提高。李晴宇[27]采用熔鹽電脫氧法制備鋯時(shí)，在ZrO2中摻雜了CaCO3，提高了陰極的電化學(xué)反應(yīng)活性，進(jìn)而提高了ZrO2電解脫氧的速度。同樣杜繼紅[28]在TiO2陰極中摻雜不同百分含量的CaCO3粉末制備金屬Ti，得出了相同的結(jié)論。Li W 等[29]進(jìn)一步采用NH4HCO3造孔劑來提高片體孔隙率。Centeno 等[30]采用三種不同造孔劑石墨、聚乙烯和聚苯乙稀，來制備具有不同孔隙結(jié)構(gòu)的TiO2片體。TNohira 等[31]通過向SiO2片體中摻雜Si 提高片體導(dǎo)電性，增加了電解過程中金屬/固體氧化物/溶鹽三相反應(yīng)界線接觸面積，提高了反應(yīng)速度。王中磊[32]以摻入5%聚乙烯醇為粘結(jié)劑于15 MPa 壓力下制成Ф8 mm 的圓片狀體，在1200℃燒結(jié)8 h 后的Dy2O3試樣為陰極，在3.1 V電壓下電解8 h 得到脫氧率達(dá)98.24%的金屬鏑。

3 電脫氧法制備金屬及合金的研究進(jìn)展

3.1 金屬單質(zhì)

自從FFC 劍橋工藝在Nature 上發(fā)表以后，國內(nèi)外的研究者利用此方法制備金屬單質(zhì)Cr、Si、Co、Ce 及合金進(jìn)行了許多的嘗試。

在難熔金屬方面，對鈦的研究最早也最為成熟。Schwandt 等[33]通過研究TiO2電解不同時(shí)間產(chǎn) 物 發(fā) 現(xiàn) 經(jīng)TiO2→Ti3O5和CaTiO3→Ti2O3和CaTiO3→CaTi2O4→Ti 過程進(jìn)行，經(jīng)24 h 后得到節(jié)支狀金屬鈦。Vishnu[34]在相同的條件下則主要研究了燒結(jié)溫度和氧化物顆粒尺寸對制備鈦的影響。劉政偉[35]等在CaCl2-NaCl 和CaCl2熔鹽中得到純度分別為95.78%和99.18%的金屬鉻及鉻鎳合金，并創(chuàng)新性的提出用CaCr2O4為原料電解效率會更高。Gordo 等[36]在 CaCl2熔鹽中確定了電解還原的較佳參數(shù)，電池電壓2.7 ～ 2.8 V，熔鹽溫度850 ～ 950℃，電解時(shí)間4 ～ 6 h 制備了不同形貌的金屬鉻。趙炳建等[37]將900℃燒結(jié)的Cr2O3試樣在820℃的CaCl2熔鹽中，2.8 V 電壓下電解12 h 后得到金屬Cr。Wang 等[38]報(bào)道了在K2CO3-Na2CO3 熔鹽中進(jìn)行Fe2O3電脫氧試驗(yàn),采用Fe2O3陰極，NiCuFe 惰性陽極，在750℃條件下成功實(shí)現(xiàn)Fe2O3陰極電脫氧制得金屬Fe，陽極放電產(chǎn)生O2。其產(chǎn)品碳含量與所施加電壓密切相關(guān)，當(dāng)施加電勢負(fù)于-2.10 V（參比電極Ag/Ag2SO4）或施加電壓高于2.30 V 時(shí)，由于在陰極還原為碳，導(dǎo)致碳含量增加明顯，較佳電解條件下，碳含量維持在0.1%左右。

在稀土金屬方面，Wang 等[39]首次報(bào)道用FFC 方法直接電化學(xué)還原重稀土氧化物Tb2O7制備得到重稀土金屬Tb，從而使該方法的應(yīng)用進(jìn)一步得到拓寬。Pyonghun[40]在CaCl2熔鹽中一步電解Dy2O3得到了金屬Dy，沒有檢測到中間產(chǎn)物的生成，并發(fā)現(xiàn)在低電壓范圍內(nèi)控制環(huán)節(jié)是電荷轉(zhuǎn)移，高電壓時(shí)還原過程則由擴(kuò)散控制。B Claux[41]在CaCl2-KCl 熔鹽中以CeO 為原料用FFC 法制備了輕稀土Ce。

在半導(dǎo)體材料方面Emre[42]首次研究了在CaCl2-NaCl 熔鹽中溫度從750℃升高到850℃，粒度從小于64 μm 降低到小于38 μm 對多孔SiO2粒料的影響，在電解16 h 后實(shí)現(xiàn)多孔SiO2粒料的完全還原，并發(fā)現(xiàn)添加NaCl 降低了還原速率。

在張慶軍[43]在850℃的CaCl2熔鹽中，以燒結(jié)后的Co3O4片體為陰極，高密度石墨碳棒為陽極，經(jīng)850℃燒結(jié)的氧化物試樣，在3.1 V 工作電壓下電解12 h，可制備出海綿狀純相的金屬Co。L Rong 等[44]在1023 K 的混合CaCl2-NaCl 熔體中研究了固體GeO2的電化學(xué)還原，發(fā)現(xiàn)在2.5 V 的電池電壓下實(shí)現(xiàn)了GeO2到純鍺的快速電解，電流效率為約92%。EY Choi 等[45]在熔融的LiCl-Li2O 電解質(zhì)中研究了不同密度（55%，60%，70%和80%）的多孔顆粒UO2電化學(xué)還原，得到了較低密度和較小尺寸的UO2擁有更快的還原速率的結(jié)論。

表 1 FFC 法已成功制備的金屬Table 1 Metals successfully prepared by the FFc method

就不同氧化物其電解所需時(shí)間亦不同比如Dy2O3完全電解需要50 h，TiO2需要24 h 甚至更長時(shí)間才可電解完全，Nb2O5需要12 ～ 20 h 才可電解完全，而WO3只需5 h 即可電解完全，而在高溫下NiO、Fe2O3導(dǎo)電性良好，更容易還原。同時(shí)也有研究表明[46]混合電解制備合金時(shí)，可以大大縮短電解時(shí)間，提高電解效率。

3.2 合金

3.2.1 鈦基合金

劉美鳳[47]在槽電壓為2.8 V，溫度為900℃的熔融CaCl2體系中，分別以TiO2和Cr2O3的混合物為陰極，石墨為陽極，電解6 h，得到了氧含量為0.20%的TiCr2的合金。況文浩[48]利用FFC 法在900℃，2.6 ～ 3.2 V 槽電壓的條件下，于CaCl2熔鹽中電解還原高鈦渣/SiO2復(fù)合陰極，經(jīng)8h 后成功制備出了疏松多孔、粒徑為2 ～ 5 μm 的Ti5Si3合金粉末。

3.2.2 鐵基合金

周忠仁[49]首次采用電沉積鈣-鈣還原法研究了FeTiO3的間接電解還原過程和反應(yīng)機(jī)理，F(xiàn)eTiO3被鈣還原為Fe 和CaTiO3，進(jìn)而CaTiO3被鈣還原與鐵反應(yīng)生成Fe2Ti、FeTi 合金，電壓高于3 V，燒結(jié)階段加25%NH4HCO3，在973 K，電解14 h 得到鐵鈦儲氫合金。艾剛?cè)A[50]在槽電壓為3.2 V、溫度為900℃的CaCl2熔鹽電解質(zhì)中，摻雜用于降低中間產(chǎn)物的SiO2混同鈦鐵礦精礦制成陰極，控制摩爾比Ti:Fe:Si=1.2:1:0.2，石墨為陽極，電解2 h 得到疏松多孔、顆粒尺寸較均勻的FeTi 合金粉體。QIU G H 等[51]以Tb4O7和Fe2O3為原料直接合成了TbFe2儲氫合金。還原的先后順序依次為Tb4O7，F(xiàn)e2O3和Tb2O3。當(dāng)電解電壓為2.6～3.1 V 時(shí)Fe2O3→Fe，而后Tb2O3與Fe 反應(yīng)生成TbFe2。PANIGRAHI M 等[52]以FeTiO3/TiO2混合物為原料，在950℃的CaCl2熔鹽、3 V 電壓下直接制備出FeTi 儲氫合金。CC Qi[53]分別在LiCl-KCl 和LiCl-KCl-CaCl2熔鹽中，在1073 K，3.2 V電化學(xué)條件下從鈦鐵礦中還原制備了鐵鈦合金，并發(fā)現(xiàn)CaCl2促進(jìn)FeTiO 的還原。

3.2.3 金屬間化合物

ZHAO B J[54]在820℃的CaCl2/NaCl 混合熔鹽中，以燒結(jié)NiO-CeO2片為陰極，高純石墨棒為陽極，制備出純相的CeNi5，并獲得了較滿意的儲氫性能。DAI L[55]以Co3O4 和CeO2的混合物為原料于850℃燒結(jié)后在CaCl2熔鹽中、3.1 V 電壓下電脫氧生成容量達(dá)183 mA·h/g，140 次循環(huán)后容量保持率為92.8%的CeCo5儲氫合金，還原過程：1.Co3O4→Co，2.CeO2→CeOCl →CeCo5合金。該課題組[56]又以MnO2和ZrO2混合物為原料在900℃的CaCl2熔鹽中直接合成了純相具有儲氫性能的ZrMn2合金。還原過程：1、MnO2→Mn，2、ZrO2→CaZrO3→ZrMn2合金。LiuXuYang[57]通過試驗(yàn)和模擬研究了CaTiO3在鈦鐵礦精礦電脫氧制備Fe-Ti 合金過程中的形成行為，并在燒結(jié)試樣中摻加CaCO3 以提高電流效率。熊禮以[58]鈦鐵礦為原料在等摩爾的CaCl2-NaCl 熔鹽和純CaCl2熔鹽中中進(jìn)行電解還原，發(fā)現(xiàn)摻入1%的CaO，在純CaCl2熔鹽中，在3.2 V 電解電壓下，經(jīng)800℃燒結(jié)和電解所得電解效率和產(chǎn)品質(zhì)量最好，得到TiFe儲氫合金。ANIK M 等[59]以La2O3和NiO 為原料在850℃的CaCl2熔鹽中電脫氧制得放電容量達(dá)207 mA·h /g，合金容量保持率高于90%的La2Ni7儲氫合金。Glowacki 等[60]以Nb2O5-SnO2為原料利用新型電脫氧的方法制造了低溫超導(dǎo)Nb3Sn 材料，并討論了從Nb2O5-SnO2混合物的形成Nb3Sn的過程。魏岳山[61]以CaCl2為電解質(zhì)體系，利用FFC 法制備了釔鋁中間合金。薛向欣等[62]發(fā)明專利將氧化物混料、壓片、燒結(jié)后作為陰極，高純石墨棒作為陽極，在惰性氣體保護(hù)下，置入盛有熔融電解質(zhì)的反應(yīng)器中進(jìn)行電解，電解產(chǎn)物清除表面熔鹽，得到V-4Cr-4Ti 合金。張慶軍[63]以La2O3、CeO2、NiO 混合物為原料壓片，燒結(jié)后作為陰極，在工作電壓為3.1 V、850℃的CaCl2熔鹽中電解12 h，得到了海綿狀La0.5Ce0.5Ni5三元儲氫合金。還原過程：1、NiO →Ni2、La2O3和CeO2與CaCl2反應(yīng)生成LaOCl、CeOCl 在Ni 表面形成La0.5Ce0.5Ni5合金。

3.2.4 金屬與非金屬化合物

張臻[64]以高鈦渣和石墨粉混合物料為陰極，石墨棒為陽極在CaCl2-NaCl 熔鹽中加入1%CaO、電解溫度為900℃、槽電壓3.2 V，電解時(shí)間為6 h后得到平均值約為50 nm 的TiC/SiC 復(fù)合粉體。陳孔豪[65]在700℃的CaCl2-NaCl 熔鹽中，3.2 V 電壓下，以石墨為陽極，分別以TiO2/C 和CaTiO3/C 為陰極,制得了TiC 合金。

4 FFC 商業(yè)化面臨的問題

FFC 商業(yè)化的發(fā)展道路由來已久，從1998 年British Titanium Corporation B Ti 公司的成立開始千克級規(guī)模試驗(yàn)到2003 年澳大利亞的BHPBpition 公司開發(fā)的類似于FFC 法和OS 法的Polar 法生產(chǎn)出公斤級鈦，再到2006 年Metalysis 公司結(jié)合FFC 和Polar 法從開始研發(fā)到目前已成功擴(kuò)大到年產(chǎn)10 t取得成功。但現(xiàn)如今FFC 法的發(fā)展還有一些問題需要解決：（1）用于生產(chǎn)大規(guī)模金屬的陰極難以制備。（2）為保障其熔鹽，槽內(nèi)氣氛，溫度的穩(wěn)定性的電解槽難以設(shè)計(jì)。（3）陽極石墨腐蝕嚴(yán)重（4）電脫氧速率慢，電流效率低。（5）快速處理電解槽中陰極產(chǎn)物，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

5 總 結(jié)

FFC 電脫氧法具有能耗低、流程短、環(huán)境友好的特點(diǎn)，是一種具有極大潛力的劃時(shí)代意義的綠色生產(chǎn)金屬及合金的新方法。其還原過程是由直接電脫氧和鈣的還原共同作用下的結(jié)果，符合金屬/固體氧化物/溶鹽三相反應(yīng)界線動力學(xué)模型，在陰極試樣中增加孔隙度和導(dǎo)電性有利于電解的進(jìn)行?，F(xiàn)如今利用該方法生產(chǎn)金屬鈦、鉻、硅已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模，而生產(chǎn)如Co、Hf、Zr、Dy 等金屬已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室取得成功，雖目前想要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還有許多問題需要解決，但是隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，熔鹽電脫氧法在材料制備領(lǐng)域取得成功。