nacl-kcl-naf熔盐体系初晶温度和成分配比关系研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2015.05.016NaCl-KCl-NaF熔盐体系初晶温度与成分配比关系的研究王心悦，杨海丽，冯策，王雁利，李运刚（河北联合大学冶金与能源学院，河北省现代冶金技术重点实验室，河北唐山063009）摘要：采用差热分析法测定不同配比NaCl-KCl-NaF熔盐体系的初晶温度，利用混料设计中的对称—单纯形设计法，经回归分析，建立了该体系初晶温度与各组分含量之间具有高度显著性的回归方程。结果表明，当NaCl、KCl和NaF摩尔分数分别为0.45、0.45、0.10时，该体系的初晶温度最低。关键词

2、：NaCl-KCl-NaF熔盐体系；初晶温度；对称-单纯形设计中图分类号：TF111.52+2文献标志码：A文章编号：1007-7545（2015）05-0000-00RelationshipbetweenPrimaryCrystallizationTemperatureofNaCl-KCl-NaFMoltenSaltSystemandCompositionProportionWANGXin-yue,YANGHai-li,FENGCe,WANGYan-li,LIYun-gang(HebeiKeyLaboratoryofModernMetallurg

3、yTechnology,CollegeofMetallurgyandEnergy,HebeiUnitedUniversity,Tangshan063009,Hebei,China)Abstract:TheprimarytemperaturesofNaCl-KCl-NaFmoltensaltsystemwithdifferentproportionweremeasuredbydifferentialthermalanalysis.Significantregressionequationbetweenprimarycrystallizationtem

4、peratureofthismoltensaltsystemandcomponentcontentswasestablishedbyregressionanalysisapplyingsymmetry-simplexdesign.Theresultsshowthatthesystemof0.45NaCl-0.45KCl-0.10NaF(molefraction)haslowestprimarycrystallizationtemperature.Keywords:NaCl-KCl-NaFmoltensaltsystem;primarycrystal

5、lizationtemperature;symmetry-simplexdesign熔盐是盐类熔化后的熔融体，由非金属阴离子和金属阳离子组成，被广泛应用在冶金、材料热处理以及新能源等方面[1-3]。由于熔盐电解不仅能制备铝、镁、钠等，还可以电镀各种元素，像一些不能在水溶液中电沉积的金属，如Nb、Ta、Ti、Zr、Mo、W、Al等[4]。熔盐电解一般以氟化物和氯化物熔盐体系为主，且经常使用复合盐，其中NaCl-KCl-NaF体系作为电解质被广泛应用。Sequeira[5]成功从NaCl-KCl-NaF-K2TiF6熔盐体系中电结晶出金属钛。LiJie

6、等[6]从NaCl-KCl-NaF-WO3熔盐体系中电解制备出钨，李运刚等[7-11]以NaCl-KCl-NaF为电解质，通过添加SiO2、HfO2、MoO3、ZrO2以及V2O5，采用熔盐电解的方法成功电解出Si、Hf、Mo、Zr以及V。熔盐电解质体系的初晶温度是制定熔盐电解工艺的重要依据，在生产中，为使电能消耗降低，电流效率升高，电解质挥发损失降低，熔盐体系的初晶温度越低越好，一般熔盐电解需在初晶温度50℃以上才能顺利进行[12-13]。熔盐体系成分配比不同，初晶温度就不同。混料设计能更加有效地完成配方设计工作，使试验的盲目性降低，能充分利用试

7、验数据获得输出指标的数学模型，降低试验和生产成本，被应用于工业生产的多个领域[14]。为了研究NaCl-KCl-NaF体系成分配比与初晶温度的关系，采用混料设计中的对称—单纯形设计法，通过编码与变量因子之间的线性变换，抽取部分有代表性的配比进行试验，建立熔盐体系初晶温度与各组分含量之间的回归方程。分析熔盐体系各组分对初晶温度的影响，确定NaCl-KCl-NaF熔盐体系最低初晶温度的成分配比。1试验材料与方法1.1试验材料试验所用NaCl、KCl、NaF均为分析纯。因药品有潮解、吸湿现象，需预先在200℃烘干8h，以脱去其中的水分，待冷却后，研细备用

8、。1.2对称—单纯形设计对称—单纯形混料设计就是设计点关于单纯形各顶点对称分布，且满足兼有上、下界约束混料设计的方法[15