音乐考研/浙江音乐学院考研/音乐学考研/优塔教育
王同
王同,男,中国音乐史学家,教授,音乐与舞蹈学(中国音乐史)硕士生导师。中国音乐家协会会员、中国音乐史学会理事、中国音乐史学会会员、中国音乐教育学会视唱练耳教学委员会副会长、浙江省音乐家协会理事、浙江省音乐家协会理论委员会主任。长期从事音乐教育工作,曾教授音乐史学、中国传统音乐、乐理与视唱练耳、和声学等课程。在核心刊物上发表相关论文数十篇,并著有《实用视唱练耳教程》等专著及教材4部,完成省级以上教改和科研课题5项。
杨九华
杨九华,男,博士,教授,硕士研究生导师。1995年以出色的成绩获得留学基金,并考取世界著名音乐学府——德国科隆音乐学院(Hochschule für Musik kln),通过理性和睿智的学习,于1997年获小提琴硕士学位。2001年,他以优异的成绩考入上海音乐学院,攻读博士学位,学习期间,2003年以高级访问学者的身份赴德研究,以踏实严谨的治学态度,以文献史料为据,围绕相关研究课题进行深入考察。2004年毕业于上海音乐学院,获文学博士学位。2005年,杨九华创建了西方音乐史精品课程网。1996年,杨九华便开始参与学术研讨活动,期间多次赴国外参加学术交流活动,2003年更是作为高级访问学者赴德国进行半年的学术调研工作。
朱宁宁
朱宁宁,女,博士、教授,西方音乐史、钢琴演奏方向硕士研究生导师,浙江音乐学院音乐学系教师,“省151人才工程”第二层次培养人员。学术研究主要集中在西方音乐、钢琴教学领域,尤其对当代西方音乐学理论、代表作曲家和作品进行了深入研究。主持浙江省哲学社会科学规划重点课题、浙江省高等教育教学改革项目等。承担教育部人文社会科学研究规划基金项目、浙江省高校人文社科重点研究基地重点课题等。指导学生主持国家级大学生创新创业项目。
孟凡玉
孟凡玉,男,教授,博士后,硕士研究生导师。主要从事音乐人类学(民族音乐学)、中国传统音乐、音乐教育学、视唱练耳等学科的教学与研究工作。曾任淮北师范大学音乐学院院长,现任教于浙江音乐学院。2009年曾获全国优秀博士论文奖提名奖,曾获得中国博士后科学基金特别资助,2008、2009连续2年获浙江省高校科研成果一等奖,2009年曾获“李叔同艺术成就奖”。
林林
林林,男,研究生导师,教授,任中国满族音乐舞蹈研究会秘书长、常务理事。代表性论文有:《浅谈中国传统七声“音阶” 》(《中国音乐》2004年第一期);《浅析辽宁鼓乐“汉曲”与唐代大曲的关系》(《乐府新声》2004年第一期);《从民族音乐学的角度看东北与中原音乐文化交流(《乐府新声》2005年第四期);《辽宁鼓乐汉曲的艺术特征》(《乐府新声》2006年第二期);《辽宁鼓乐汉曲的艺术特征》(乐府新声2006年第一期);《民族民间音乐研究的新视点》(《双年文录——音乐传播与资源共享探新》大众文艺出版社2005年7月);传统与创新的交融——记2004沈阳音乐学院音乐作品比赛(民族器乐)(《乐府新声》2004年第4期)等。专著《音乐审美(欣赏)教程》(合著,2007年人民出版社)。目前承担课题《满-通古斯语族各民族音乐研究》、文化部科研项目《清代盛京宫廷乐舞研究》(副主编)。
南鸿雁
南鸿雁,女,民族音乐学家,博士,教授,音乐与舞蹈学(民族音乐学)硕士生导师。主要研究方向:宗教音乐、说唱音乐、音乐类非物质文化遗产。中国传统音乐学会会员,中国民间文艺家协会会员。
薛罗军
薛罗军,男,著名民族音乐学家,博士。浙江音乐学院音乐学系副教授。1991年毕业于中国音乐学院音乐学系,日本东京学艺大学教育学(音乐学专业)硕士、日本大阪大学文学(艺术学)博士。亚洲艺术教育学会秘书长,日本节奏协会理事。先后供职于日本文部科学省媒体教育开发中心、大阪大学文学部、神户女学院大学、国立民族学博物馆民族文化研究部、台湾成功大学等,代表作有《亚洲的音乐和文化》、《侗族音乐文化的静态和动态》等。
洪艳
洪艳,女,土家族,民族女高音,艺术学博士,浙江音乐学院副教授,硕士研究生导师。浙江省“之江青年社科学者”第三期人才梯队成员、浙江省“新世纪151人才”第二层次培养人员。中国传统音乐学会会员,中国少数民族音乐学会会员,湖北民族学院音乐舞蹈学院中国少数民族艺术(中国传统音乐理论)硕士研究生导师、客座教授。主持在研国家社科基金项目及文化部文化科学艺术研究课题、浙江省哲学社会科学研究课题等多项,在音乐类核心期刊发表多篇文章。获省级人才基金奖励多项。曾获中国星全国声乐比赛演唱金奖,获得中国畲族山歌大赛“中国民歌王”称号,演唱的作品曾获第九届共青团精神文明建设“五个一工程”优秀作品奖。连续四次获得浙江省大学生艺术展演“优秀指导教师奖”,所培养的学生获得全国比赛演唱金奖,个人获得“全国优秀指导教师奖”。主要研究方向:中国传统音乐、民族音乐学、少数民族音乐、声乐表演教学。
汪洋
汪洋,男,1976年1月生,中共党员,教授,原湖州师范学院院长,湖州市音乐家协会主席。其出版专著、词典等5部,发表学术论文14篇,主持和参与省部级、市厅级课题7项,获教育部、省市艺术科研成果二等奖3项、三等奖1项。先后被评选为湖州市首批宣传文化“五个一批人才”、浙江省“新世纪151人才工程”第三层次培养对象,获浙江省高校“教坛新秀”称号、浙江省首届十佳青年教师暨五星级教师称号等。
秦序
秦序,教授,博士生导师。1948年生。在昆明长大,曾任职工厂和云南省歌舞团。1982年考入中国艺术研究院研究生部,师从李纯一先生学习中国古代音乐史。曾任中国艺术研究院学术评议委员,音乐研究所研究员。研究方向为中国古代音乐史及非物质文化遗产保护。编著有《中国音乐史》、《六朝音乐文化研究》等论著,有论文集《一苇凌波》。曾参与国家艺术科研重大课题《中华艺术通史》,任执行副总主编和分卷主编。近年也参与一些非物质文化遗产保护工作,为我国申报联合国非遗名录的评审专家,参与教育部人文社科基地重大科研项目“音乐类非物质文化遗产保护的理论与实践研究”,任执行副主编。
温和
温和,浙江音乐学院音乐学系副教授,博士,上海音乐学院高峰高原建设项目“生态音乐学团队”特聘专家。2017年入选浙江省高校中青年学科带头人培养对象,同年获国家留学基金委员会的公派博士后留学资格派赴德国。
杨成秀
杨成秀,音乐学博士、浙江音乐学院音乐学系副教授。发表学术论文《论北宋雅乐乐论的撰述类型与撰述语境》《礼乐相须为用:北宋吉礼用乐变迁中的礼乐观念》 《范镇雅乐观研究》等十余篇,参编《宋代音乐文化研究文论集》《中国历代乐论 · 宋代卷》等。
姚亚平
姚亚平,教授,博士生导师。四川成都人。现受聘于浙江音乐学院,担任音乐研究所特聘研究员。1984年毕业于四川音乐学院作曲系,留校任教,担任和声等技术理论课程。1989年考入中央音乐学院音乐学系,先后师从黄晓和、于润洋攻读西方音乐史硕士、博士学位;1995年获博士学位并在中央音乐学院音乐学系西方音乐教研室任教,先后担任音乐学系副系主任,科研处长,中国西方音乐研究会常务理事。在西方音乐史研究方面,比较注重观念史和思想史,著有《西方音乐的观念》、《复调的产生》、《性别焦虑与冲突》等专著。
李鹏程
李鹏程,副教授、青年作曲人、策划人,中国音乐家协会第三届“成才之路”全国音乐创作研习班成员。中国文化艺术青年拔尖人才、中国大众文艺振兴先进个人、中国文化艺术人才管理中心一级音乐人、河北省委宣传部“燕赵文化之星工程”人选、公开发表音乐作品一百余首,三十余次获奖。曾策划多部国家图书馆馆藏书籍、参与策划十余次全国大型音乐展演活动。
瞿枫
瞿枫,浙江音乐学院音乐学系副教授,西方音乐史博士。分别于2009年、2012年和2015年在上海音乐学院获得学士、硕士和博士学位。主要从事西方音乐史研究和音乐文献翻译工作。在上海音乐学院攻读博士期间完成博士论文《舒伯特“晚期风格”研究:1827-1828》,同时担任校内外三十余场学术讲座的翻译工作,并完成三十余万字的学术译著《19世纪钢琴音乐》。曾在《音乐研究》、《音乐艺术》、《星海音乐学院学报》、《乐府新声》等音乐核心期刊上发表学术论文若干篇。曾多次参加国内重要的学术会议,2015年作为青年学者代表参加“2015·杭州·西方音乐学会第二届青年学者论坛”,2013年10月参加在上海音乐学院召开的《尼伯龙根指环》多学科专题论坛,2013年9月参加在沈阳音乐学院召开的西方音乐学会第四届年会。
夏滟洲
夏滟洲,男,博士,教授,硕士研究生导师。中国音协西方音乐学会理事,陕西省音乐家协会理论委员会副主任,曾任教于西安音乐学院音乐学系。2008年10月,受聘担任北京大学图书馆《中文核心期刊要目总览》2008年版评审专家。本科毕业于武汉音乐学院音乐学系,硕士毕业于西安音乐学院,博士毕业于上海音乐学院音乐学系。自1992年起,先后发表论文60余篇,出版专著3部,主编教材2部(其中国家级规划教材1部)。主要研究方向为音乐史学、音乐美学、音乐社会学。
王瑞
王瑞,男,教授。1969年1月出生,汉族,籍贯安徽合肥,全日制研究生,文学博士,研究员,1992年7月参加工作,2003年6月加入中国共产党。曾任上海音乐学院音乐研究所所长、学科规划与建设办公室主任、上海音乐学院党委副书记、副院长等职,现任浙江音乐学院党委副书记、院长。
图式理论在初中英语词汇教学的应用论文
摘要 :本文针对图式理论及其在初中英语词汇教学中的运用展开论述,并分析图式理论对于初中英语词汇教学的价值,尝试从语音、内容、形式三个图式着手,分析图式理论在初中英语词汇教学中的运用策略,试图为初中英语词汇教学的创新教学提供一定的参考与借鉴。关键词:图式理论初中英语词汇教学作者简介:陈融,哈尔滨师范大学,硕士,研究方向:二语习得。浅谈图式理论在初中英语词汇教学中的应用陈融(哈尔滨师范大学黑龙江哈尔滨150000)摘要:本文针对图式理论及其在初中英语词汇教学中的运用展开论述,并分析图式理论对于初中英语词汇教学的价值,尝试从语音、内容、形式三个图式着手,分析图式理论在初中英语词汇教学中的运用策略,试图为初中英语词汇教学的创新教学提供一定的参考与借鉴。
关键词 :图式理论;初中英语;词汇教学
一、图式理论对初中英语词汇教学的意义
《义务教育英语课程标准》针对语言技能的运用有明确规定,指出学生要实现听、说、读、写的全面运用。但是,在语言学科的学习过程中,词汇学习是实现听、说、读、写的前提与基础,它是语言知识的核心组成,同时也是语言技能全面发展的基础。D.A.Wilkins(1972)曾说过:如若语法不存在,人们的很多内心想法将无法被表达,但是,如果词汇不存在,人们的所有内心想法都将无法表达。由此我们可以看出,词汇是语言的核心组成部分,在英语教学实施的过程中,它的作用举足轻重,不可轻视。《义务教育英语课程标准》中针对英语词汇积累有明确的规定,指出,在九年级学习完成之后,学生要熟练运用1500~1600个单词,同时要掌握200~300个习惯用语。虽然如此,在实践操作的过程中,这一点却并未切实达到,英语词汇长期以来都是教学的重难点,初中生在学习、背记词汇时缺乏必要的动力,词汇量的掌握还有待大幅度提升,词汇量已经成为学生听、说、读、写技能全面提升的一个重要的阻碍。学生在记英语词汇时,其采取的记忆模式仍然是以机械式记忆为主要途径,而还有很大一部分学生虽然记住了单词,却根本不会正确地使用,在词汇的学习过程中整体效率不高,学习效果欠佳。当前,初中英语教学一直在寻求创新之路,教学模式也在不断发生着改变,教师逐渐开始不再是课堂的主体,以学生为主导的教学模式不断被普及,但是,词汇教学的整体效率依然较低,没有从根本上解决这一问题,学生的独立思考能力培养以及合作能力提升还有待进一步加强。基于此,新的词汇教学模式亟待被研究、被探索。以图式理论为基础的初中英语词汇教学在学术界受到了较高的认可,运用该教学模式可以有效提升学生记忆单词的效率,提升学生的词汇量。
二、图式理论在初中英语词汇教学中的应用
图式最早是认知心理学的专业词汇,德国哲学家ImmanuelKant率先提出“图式”理论。他的观点指出,新信息、新思想的不断发展之下,只有确保信息可以与自己已知信息存在关联,才能确保其真正的意义。图式是人们在思考与解决问题的过程中必然会使用的信息,它也是人们认知的前提,全球范围内的语言学家对图式展开了分类,目前尚未形成统一的意见,其中鲁梅尔哈特所提出的分类是目前接受度最高的,他指出,图式可划分为语言图式、内容图式、形式图式三种。(1)构建语言图式。在三种图式中,语言图式是其他两种图式的前提与基础,在英语词汇教学中起着至关重要的作用。语言图式中包含了语音、词汇以及语法等语言知识,假如不存在语言图式的引导,在学习的过程中,学生将无法良好地理解英语中的'字母、词汇以及句型,他们也无法将自己脑内已知的模式图式信息调动出来,所以,他对于语言的获取方面的涉及内容非常之少。举例而言,在初中英语词汇教学活动开展的过程中,老师首先可以对字母及其搭配组合的发音规律展开一定的讲解与说明,随后,借助于大量的案例分析的形式,对不同的单词展开多方面的对比与分析,从而让学生习惯运用字母拼读发音规律的形式来学习新单词。举例而言,knee,knight,knit,know几个单词之中,其字母k属于不发音字母,因此,我们可以针对于此进行总结:k在n前的情况之下,它通常是不发音的。当学习knife的时候,我们还可以将与之读音相近的单词进行对比分析,比如knee,从而让学生借助于图式了解“字母k在n前的情形之下通常不发音”的规则。在此教学情境之下,学生们也会加深对knee这个单词的印象,与此同时,knife同样会在其原有图式中列入。在学生头脑里所存在的这些单词具有其相应的拼读规则,而词汇量不断扩大的过程中,这些便形成了语音图式。同时,在词汇量不断增多的情形之下,学生的语音图示也会越来越庞大。学生在记忆单词以及学习其他语言相关知识的时候也更加简单。(2)构建内容图式。内容图式是指研究主题的背景知识、世界知识,它可以帮助人们更好地理解语言。在英语教学过程中,我们常会发现,人们虽然学会了某个单词,会背、会写、会翻译,却不会用,在不同的语境中看到这一单词,人们认识,却并不理解它在此处的具体含义,更枉论运用这个单词来表达自己内心的情感与观点。学生没有形成内容图式便是导致这一结果的一个重要的原因,学生无法将词汇中所蕴含的信息与其所学知识进行关联。例如“Catshidetheirclaws.”这句话很多学生的翻译都不够准确,甚至无从下手,这就是由于学生们缺乏文化背景知识的原因所导致的。“猫藏住它们的爪子”只是其字单词,而学生如果再次在其他地方看到与之相同的前缀,便会直接激活相关图式。再以in这一前缀为例,学生如果把握了其图式,便可以更好地学习、掌握这一前缀之下的单词。由此我们可知,构建词根、词缀图式对于学生词汇量的扩充、单词的记忆等都有重要的帮助。
三、结语
综上所述,英语词汇教学是英语学习的基础,是学生切实提升听、说、读、写技能的重要支撑,图式理论是当代推行的一种新型英语教学模式,将其在英语词汇教学中合理地运用,能够有效地提升当代英语词汇教学的效率,提升学生的记忆能力,有效扩大学生的词汇量。从而全面提升英语教学效果,提升英语教学效率,让学生更好地把握英语词汇,进而全面提升其听、说、读、写技能。
参考文献:
[1]杨世生.词源学与图式理论对英语词汇记忆的启示[J].长江大学学报,2010,33(4):275-276.
[2]洪艳.基于图式理论的初中英语词汇教学--以南通市第三中学初三学生为例[D].苏州大学,2014.
[3]王改燕.认知语言学框架下的词汇理据解析与二语词汇教学[J].外语教学,2012(6):54-57.
[4]谭茗兮.论图式理论在高中英语词汇教学的运用[J].外语教学与研究,2007(16).
摘 要:自剑桥大学D J Fray等人发表以TiO2直接电解提取钛(即FFC法)的论文后,研究由氧化物直接电解制取钛成为热潮。根据国内外已发表的相关研究论文,结合相关的研究成果,对电解法制取钛的研究进展进行简要总结。
关键词:FFC法;OS法;USTB法;EMR/MSE法;PRP工艺
引言
钛具有密度小、比强度大(强度与密度之比)、耐腐蚀、无毒、温度适应范围广的优良性质,而且钛矿藏储量丰富,地壳中钛的含量约为0.46%,在结构金属中居第四位,仅次于铝、铁、镁,它是当代最具技术魅力的金属材料。但钛与氧的亲和力较强,两者之间不仅会生成化合物,而且还能形成多种固溶体。当钛中的氧、氮的含量只为百分之几时,即足以使钛合金变脆,所以工业中对钛的纯度要求很高,导致制备钛的工艺比较复杂,如何在现有技术的基础上发展一种提取钛的经济有效的方法成了国内外专家关注的焦点
1 FFC 法的研究进展
1.1 FFC法简介
英国剑桥大学科学家Fray等人提出了熔融盐电解TiO2制备金属钛的FFC法[1]。方法一经提出便引起世界钛冶金科研工作者的广泛关注[2]。FFC 方法采用直接电化学还原,在无水CaCl2融盐中电解TiO2得到海绵钛,此方法已在实验室取得成功。FFC法有着成本低、产品质量高、周期短应用范围广等特点,是一种清洁的绿色生产工艺。
1.2 FFC法工艺过程
FFC法具体工艺过程是:将TiO2粉末压制成形,烧结后作为融盐电解槽阴极,石墨作阳极,以CaCl2融盐作为电解质,置于钛或石墨坩埚中,在800℃~1000℃下进行电解,所加电压为2.8V~3.2V,当电流通过时,阴极TiO2电离出氧离子,发生还原反应;而在阳极上,发生氧化反应,氧元素与碳结合生成CO2在阳极区放出,金属钛则留在阴极,从而得到的金属钛,其组织结构与镁热法生产的粒状、多孔的海绵钛一样,整个工艺过程中不存在液态钛或离子态钛。
电解反应如下:
阴极还原反应:TiO2+4e=Ti+2O2-
阳极氧化反应:2O2--4e=O2
总反应:TiO2=Ti+O2
电解简图如图1 所示:
1.3 FFC法的优点:
(1)工艺过程简单。原料和设备不需要什么特殊要求,流程短易操作。传统方法生产Ti时需要进行真空精练才能得到纯Ti;而采用FFC法生产,可以直接得到纯净的Ti,甚至用它可以直接生产出半成品的Ti产品[3],缩短了生产周期。
(2)反应温度低,一般在800~1000℃。表1列出了一些金属单质和合金的传统制备方法[4],这些方法大部分需要反应物在熔融态开始反应,其反应需要的温度较高。这不仅需要消耗很多的能量,而且高温对设备的要求也很严格,生产成本也会增加。
表1一些金属或合金的传统制备方法
合金应用传统制备方法
Nb3Sn,NbTi超导体熔融法,粉末冶金法
Nd-Fe-B,Sm-Co永磁体熔融法,粉末冶金法
Al,Mg,Be,Ni,Co结构合金熔融法
Ti,Ta,Co医学熔融法,粉末冶金法
Pt,Pd催化剂熔融法
(3)产物纯度高、杂质含量低,产品的形貌和粒度颗粒大小可以控制。如果能控制好电解时的工作电压以及电解时间,就可以使产物的氧含量降到很低,得到产品需要的形貌和颗粒大小。如FFC法制备的Ti产物氧含量仅为:200×10-6[5]。FFC法生产过程中可能污染产物的只有电解质熔盐CaCl2和NaCl,经过水洗可以将熔盐溶掉。
(4)生产成本低,原料易得,电解质廉价。电解所需要的CaCl2和NaCl熔盐廉价易得,而该工艺一般反应的温度低,也是降低成本的一个方面。而且该工艺可以省去铸造、机械加工等昂贵的加工工程,因此可以节省大量的生产成本。据报道,采用FFC法生产钛,其成本可以降低到仅为Kroll法的1 /2[3,6,7~9]。
(5)FFC法可以用于制备其它方法难以生产的金属或合金,如TiNi记忆形状合金。生产这种合金由于原料成分的配比和合金密度很难控制,不易生产。如果采用FFC法则简单多了,只要在制作阴极片时根据所需合金成分来配比原料中TiO2和NiO2的量,通过电解就可以获得事先要求成分的合金。又如W-Al合金,由于钨的熔点高于铝的沸点,所以采用传统方法制备极其困难,而利用FFC法制备这种合金就会变得很简单。
(6)FFC法被称为绿色环保工艺,而且可以实现连续化生产,不像Kroll法制备金属钛过程中出现的Cl2和TiCl4这些强腐蚀性的化学物质,是一种绿色环保工艺。
1.4 FFC法目前还存在一些需要解决的问题:
(1)FFC法的电解脱氧机理还不是非常清楚,而且电解过程中的热力学和动力学问题需要进一步研究。要探讨影响电解工艺条件,以及在电解过程中如何控制这些条件使产物达到设计的要求。
(2)FFC法的电解脱氧过程效率很低,如采用FFC法电解一个几克的Nb2O5阴极片需要48h才能使其残余氧含量降低到3000×10-6[10]。如果进行较大规模的电解生产,要使产品中的氧含量降至较低的值,可能就需要更长的时间。所以如何提高电解效率,缩短电解时间是一个关键技术。
(3)在合金制备过程中,还有许多问题需要解决,比如合金中不同金属的脱氧、金属合金化,以及合金成分的均匀化等问题还需要进一步的研究。
(4)最关键的一点就是解决扩大化生产中遇到的问题。虽然工艺比较简单,设备操作方便,但是针对大规模生产能否重现实验室中理想的结果,以及如何生产出合格的产品,还需要更多的资金和人力去研究探索。
2 OS法
2.1 OS法简介
针对FFC法,日本Kyoto大学的One和Suzuki在2002年钛协会年会上首次提出了OS法[11]。其实质仍为CaCl2熔盐电解,是一种在CaCl2熔盐中钙热还原TiO2的工艺。
2.2 OS法工艺过程
其主要反应过程如下:在900℃时,CaCl2可以分别溶解摩尔分数为3.9%和20%的Ca和CaO。当电解电压在CaO分解电压(CaO在CaCl2中的电解电压只有1.66 V )以上并在CaCl2分解电压(CaCl2的电解电压为3.2 V)以下时,Ca2+在阴极被还原为金属Ca,阳极相应产生O2。如果阴极掺入了TiO2颗粒,将会得到含氧量很低的金属Ti。其电极反应为:
阴极反应:Ca2++2e→Ca
阳极反应:C+2O2-→CO2+4e
总反应:TiO2+2Ca→Ti+2O2-+2Ca2+
据称,此方法可大幅度降低生产成本,并用来生产钛粉,与FFC工艺有相似的优缺点。其实验简图如图2 所示。
3 USTB工艺
3.1 USTB工艺介绍
由北京科技大学(USTB)研究团队提出的可溶阳极熔融盐电解的方式(USTB新型清洁钛提取技术)较好地解决了产品质量、稳定运行和规模扩大的问题(授权专利号:ZL200510011684.6)。这种新型清洁钛提取冶炼新工艺以二氧化钛和碳为原料在1500 ℃左右的温度下碳热还原制备出导电性良好的碳氧化钛(TiCxOy)[13],并以此为阳极在400~1000℃的熔盐体系中电解,阴极上得到的碳和氧含量均低于5×10-4的金属钛(图3)
该方法主要分为TiC·TiO 固溶体的制备与TiC·TiO 固溶体的熔融盐电解制备金属钛两个过程。可溶性固溶体的制备TiO2与C粉或TiO2与TiC按摩尔质量比为1:2充分混合后,在2940~9800N/cm2的压力下压制成型,然后在1273~1673K 温度下真空烧结4h制得[14-15]。电解过程以烧结成型固溶体为阳极,碳钢棒为阴极,NaCl-KCl 共熔盐为电解质,在1073K温度下电解制取金属钛。其反应过程如下:
阳极反应:TiC·TiO→2Ti2++CO+4e
阴极反应:Ti2++2e→Ti
3.2 USTB新型钛提取技术优势
(1)碳热还原工艺简单,还原效率高,以钛物料和碳质还原剂为原料能够实现低成本制备TiCxOy;
(2)原料适应性好,钛物料可为各类氧化钛、富钛料及复合矿;
(3)TiCxOy为阳极材料,电解过程中碳、氧结合为气体从阳极界面释放,无阳极泥产生,残极回收率高;
(4)原料和产品分别在阳极和阴极,可以通过更换电极实现连续化生产。通过USTB新型清洁钛提取技术有望将金属钛的生产成本降低到现行工业化方法(Kroll法)的60%左右,被冶金业内研究者认为是最有希望实现工业化生产金属钛的新方法。
4 EMR/MSE法
4.1 EMR/MSE法简介
EMR/MSE 法是EMR 与MSE 法的联合方法[16]。IIPark 等人[17]为了降低还原产物中杂质的含量,研究出了EMR法;Suzuki在OS法基础上提出制取金属钙的MSE法。
4.2 EMR/MSE法工艺过程
EMR/MSE法是将盛有TiO2粉末或成型体的不锈钢容器沉浸在熔融CaCl2中,采用钙镍液态合金由EMR法制取金属钛,并通过MSE法电解溶解在熔盐中的副产物Ca2+再次合成钙镍合金,为后续反应提供还原剂。其中分别包括还原槽(EMR)反应和电解槽(MSE)反应,在还原槽(EMR)反应中二氧化钛与钙反应生成钛;在电解槽(MSE)反应中钙离子被电解还原成金属钙,还原槽生成的氧离子转移到阳极上与碳生成碳氧化合物。EMR 法工艺流程主要包括以下几步:
1)电解实验前将作为电解质的无水CaCl2在真空装置中干燥12 h(473K);
2)1173K 时将TiO2在氩气保护气氛下电解,TiO2的还原过程主要是通过还原剂合金释放的电子来完成的;
3)还原结束后,将不锈钢容器从反应器中拿出,用蒸馏水浸泡24 h以便溶解CaCl2,实验结束后用用醋酸和盐酸过滤得到钛粉;
4)用蒸馏水、酒精和病酮漂洗,最后在真空容器中干燥,最终可得到金属钛。其电极反应为:
阴极还原反应:TiO2+4e→Ti+2O2-
阳极氧化反应:2Ca→2Ca2++4e
总反应:TiO2+2Ca→Ti+2Ca2++2O2
电解装置简图如图4 所示:
EMR/MSE 法的主要特点是TiO2不与还原剂直接进行物理接触,而是通过熔融CaCl2传导还原剂释放的电子给TiO2阴极。这不仅有效控制了杂质在产物中的积累,大大提高了能量利用率,而且还实现了金属钛还原过程与还原剂钙镍合金制备过程的独立进行。与Kroll法相比,EMR/MSE 法可以在保证较低产品杂质含量的情况下实现半连续化生产金属钛粉。但是,EMR/MSE法同样面临着产物与熔盐难以分离的问题。
5 PRP工艺
5.1 PRP工艺介绍
PRP工艺是Okabe在直接气相还原TiO2粉末的基础上提出的一种预成型气相钙热还原制备金属钛的改进方法[18-19]。
实验中,首先将TiO2粉末、助焊剂(CaCl2,CaO)、粘结剂(火胶棉)按适当比例混合充分后预制成一定的形状,在1073 K下烧结成型,然后置于密闭不锈钢容器中,在1073~1273 K温度下用钙蒸气进行还原,最后产品进行酸洗和真空干燥得到金属钛。反应过程钙蒸气渗入预制体中与TiO2反应生成海绵钛与CaO。反应过程见图5
为了更好地优化PRP工艺,科研工作者进行了广泛的研究。贾金刚等人[20]通过研究得出CaCl2对钙蒸气还原TiO2发挥着不可或缺的作用,预制品中的CaCl2在高温烧结过程中有水蒸气逸出并产生气孔,从而促进钙蒸汽进入预制品与TiO2充分接触,有利于还原反应的进行。万贺利等人[21-22]通过对实验影响因素分析得出,当TiO2与CaCl2质量比为4:1、钙蒸气还原时间6 h、反应温度在1273 K时,可得到平均纯度在99.55%的钛粉。PRP工艺的优点在于可有效地控制产物的纯度与形态生产规模可灵活控制,非常适合生产粒径均匀的钛粉。采用钙蒸气还原预制品,且预制品与反应容器无物理接触,使产品杂质沉积少而且更易于分离。但是,还原剂成本较高是PRP 工艺一直未实现工业生产的主要原因。
5 结语
金属钛凭借优异的性能,使其成为可取代铁、铝的21世纪金属,但由于目前世界上普遍采用的Kroll 法存在工艺流程复杂、生产周期长、成本高等缺点,使得钛的应用受到了极大的限制。FFC剑桥法,采用TiO2直接熔融盐电解法,缩短了工艺流程,但存在生产条件苛刻和电解电流效率低的不足,还有待进行深入研究。
EMR/MSE法较OS法提高了产物纯度与能量利用率,但产物与熔盐电解质的分离仍然非常困难。PRP工艺主要缺点是还原剂成本太高,一旦能够实现还原剂的低成本生产,PRP法无疑将成为最有可能实现规模化生产的金属钛制备新工艺。USTB工艺既克服了FFC剑桥法电流效率低的缺点,又充分保证了钛的纯度,仅通过更换电极便可完成产物与熔盐电解质的分离实现连续化生产,是目前最有望实现工业化生产的钛制备工艺。目前,工艺流程短、生产成本低、生产连续化是钛生产工艺的主要发展方向,USTB工艺和PRP工艺实现了实验室条件下低成本、短流程生产,经过工业化放大试验与研究后,很有可能取代传统的Kroll法,实现金属钛制备技术的跨越式发展。
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