[发明专利]有机电解液、提取钢中非金属夹杂物的方法及电解装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解液介质、电解工艺和装置，还涉及一种提取金属中非金属夹杂物的方法，应用于冶金物理化学研究技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对钢的质量要求越来越高。而众所周知，钢中非金属夹杂物的种类、数量、形态和尺寸分布对钢的质量有着非常重要的影响。夹杂物含量是评定钢材等级的一个重要指标。因此，精确提取和检测钢中非金属夹杂物以便对钢中夹杂物的形成机理进行深入研究，及时掌握钢中夹杂物的种类、来源及形成机理对进一步减少夹杂物，生产洁净钢有着非常重要的指导意义。

目前，检测和提取钢中非金属夹杂物的方法主要有金相法、酸溶法和电解法。电解法又分为水溶液电解和非水溶液电解两类。传统的金相法检测夹杂物方法虽然具有其便捷性，但很难得到夹杂物的真实三维形貌，容易出现“漏检”或“误判”的现象。酸溶法以及酸性水溶液电解法能够提取到稳定的夹杂物，但容易将钢中不稳定的夹杂物溶解，难以全面得到钢中夹杂物信息。鉴于此类方法的种种不足，非水溶液电解提取和检测夹杂物的方法得到越来越广泛的应用。但是当前采用的非水溶液电解普遍存在以下几个方面的不足：其一，电解液大都是采用无水甲醇作为溶剂，而众所周知，无水甲醇是一种极易挥发的剧毒物质，对人体存在极大的危害；其二，电解时间太长，电解速度慢，效率低，检测周期长；其三，电解后阳极泥中存在大量铁屑和铁与夹杂物的包裹体，传统的磁选、酸蚀或离心分离等方式对阳极泥中的夹杂物和铁屑及包裹体进行二次分离均容易造成非金属夹杂物的流失，从而显著影响钢中夹杂物总量和尺寸的检测精度和准确度。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种有机电解液、提取钢中非金属夹杂物的方法及电解装置，该有机电解液环保低毒，显著减少对操作人员的身体伤害，通过外加磁场加速电解，缩短电解时间，克服阳极泥中大量铁屑及铁与夹杂物的包裹体和夹杂物难分离的难题，结合醋酸纤维素胶袋的使用准确全面地提取钢中非金属夹杂物。

为达到上述发明创造目的，本发明构思如下：

配置出一种新型环保的低毒有机电解液，采用无水乙醇作为溶剂，电解液的各成分均属于无毒或低毒的试剂，对人体危害小。特别是采用苯基表面活性剂作为界面活性剂，能够促进不稳定或高度弥散细小的夹杂物在电解过程中与基体的顺利分离，有效避免夹杂物受到侵蚀。

现有的采用甲醇溶剂或者乙醇溶剂的非水溶液电解提取夹杂物工艺中，由于有机溶剂中离子迁移速率低，因此电导率差，导致非水溶液电解溶解钢样时间长，无法实现夹杂物的快速提取。为此，本发明提出在非水溶液电解过程中施加一个与电解电流垂直或者呈一定角度的磁场，利用磁场与电流相互作用产生的洛伦兹力与电场力综合作用，加快了离子运动和电解液的传质速率，消除浓差极化，促使阳极表面区域的Fe²⁺迅速“逃出”而避免在醋酸纤维素保护胶袋中形成大量胶体阻碍电解，并且磁场的施加还将在阳极表面微观区域产生感生电流，从而可以在不增加电解槽整体回路电流强度的前提下加速了钢样腐蚀电解，大大缩短了电解时间和检测周期。此外，磁场的施加形成的磁场力效应和洛伦兹力效应，使得钢样表面脱落的铁屑以及铁屑和夹杂物的包裹体在电解液中处于循环流动和悬浮状态，从而使铁屑和包裹体成为二次电极，有利于将铁屑和包裹体中的铁元素及合金元素被电解液溶解和二次电解，则最终的有机电解液中残留的不溶物中主要为非金属夹杂物，进而可以省去磁选等步骤，从而有效解决非水溶液电解提取钢中夹杂物的精度和准确度。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种有机电解液，电解液按重量百分比组成如下：

氯化锂为2%~5%，γ-丁内酯为5%~8%，乙二醇为2%~5%，苯基表面活性剂为0.1%~10%，余量为无水乙醇。

一种利用本发明有机电解液提取钢中非金属夹杂物的方法，包括如下步骤：

a. 电解液配制：采用无水乙醇作为溶剂，其余电解液成分按重量百分比组成为：2%~5%氯化锂，5%~8%γ-丁内酯，2%~5%乙二醇和0.1%~10%苯基表面活性剂，配制有机电解液；