ZrO_2固体电解质在冶金工程中的应用.pdfVIP

鞍 钢技 术 2010年第 5期 ANGANG TECHNOLoGY 总第365期 ZrO2固体 电解质在冶金工程 中的应用 贾吉祥，李德刚，廖相巍，赵刚，曹东，万雪峰 (鞍钢股份有限公司技术 中心，辽宁鞍 山 114009) 摘要：对ZrO 固体 电解质的导电机理和工作原理进行了阐述，着重介绍了ZrO：固体电解 质直接定氧技术和无污染脱氧技术在冶金工程 中的应用，对这两项技术的应用前景进行了分 析。 关键词 ：固体电解质 ；Z10 ；定氧技术；无污染脱氧技术 中图分类号 ：TF01 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006—4613(2010)o5—0015一o5 ApplicationsofZrO2一basedSolidElectrolyteinM etallurgicalEngineering JiaJixiang，LiDegang，LiaoXiangwei，ZhaoGang，CaoDong，WanXuefeng (TechnologyCenterofAngangSteelCo．，Ltd．，Anshan114009，Liaoning，China) Abstract：Theconductionmechanism andworkingprincipleofZrO2一based solidelectrolyte aredescribed，theseapplicationssuchasdirectoxygenprobing technologyandunpolluted deoxidi— zingprocessbyusingZrO2一basedsolidelectrolyteinmetallurgicalengineeringareemphaticallyin— troduced，andtheprospectoftheirapplicationsisalsoanalyzed． Key words： solid electro1)rte；ZrO2；oxygen probing technoloyg ；unpolluted deoxidizing process 20世纪初 ，Nernst首先发现了稳定的ZrO 具 已被公认为发展到了 “工业上使用的成熟阶 有高温氧离子传导的电解质特性…，但直到 1957 段”3J。另一类是利用 ZrO：固体 电解质中选择 年 Kiukkola和Wanger发表了关于 ZrO2固体电解 性离子的可迁移性，将ZrO：固体电解质脱氧作为 质的开创性研究成果后，ZrO 固体 电解质的高温 氧离子导体渗透膜 ，把它置于不同氧势的两端之 电化学才得到 了快速 的发展 ’。随着科学技术 间组成闭合回路时，氧离子会从高氧势的一端向 水平 的不断提高，ZrO 固体 电解质在冶金、化工、 低氧势的一端流动，这样就可洁净地把高氧势端 能源、环保等领域中的应用越来越广泛。按有无 的氧脱除，即无污染脱氧技术 』。 回路 电流通过，Zr0 固体电解质的应用大致可分 本文重点介绍了ZrO：固体 电解质直接定氧 为两类。一类是组成原电池，根据测得的电池电 技术和无污染脱氧技术的应用。 动势计算体系的热力学和动力学量。这类应用中 要求 回路几乎元电流通过，现 己广泛应用于理论 l ZrO 晶体结构、相变及导电机理 研究或在工业上作为化学传感器使用，以检测和 1．1 ZrO：晶体结构及相变 控制冶金材料的制备过程 ，有代表性的是冶金生 ZrO存在 3种晶型，即单斜 (m)、四方 (t)和 产中广泛应用的ZrO：固体 电解质直接定氧技术， 立方 晶型 (c)。各种晶型的晶体常数见表 1。 加热时，ZrO 存在如下相变： 贾吉祥，工程师，硕士，20