探析电解法生产元素硼的研究

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1、天津大学硕士学位论文电解法生产元素硼的研究姓名：姜利霞申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张卫江20070101中文摘要硼粉广泛的应用在冶金、化工、电子等各个领域。元素硼的制备方法通常包括镁热还原法、氢化钠还原法、卤化硼分解法和熔盐电解法。目前，工业上仍以镁热还原法为主，但产品硼粉纯度低，且除去还原产物中的金属硼化物工艺流程长，成本高。而熔盐电解法具有工艺简单、成本低、产品杂质少、纯度高的优点。故本文选用熔盐电解法制备单质硼。本文对熔盐电解法制备单质硼的实验装置进行了设计，对熔盐体系进行了选择并且进行了热力学计算，验证了实验进行的可能性，并且为实验电压的选择提供了依据；用冷却曲线法研究了

2、熔盐体系的初晶温度，为实验温度的选择奠定了基础。本文用熔盐电解法制得了纯度较高的硼粉；研究了石墨阳极的破损机理，为以后防腐蚀研究和材料选择打下了良好的基础；电流效率是电解法制备单质硼的一个重要生产指标，分析了电流效率降低的原因，动力学分析了氯化钾一氟化钾体系熔盐电解制备单质硼的反应机理，从而确定了此体系的电流效率的表达式，并讨论了实验温度、电解时间、阴极电流密度和极间距对电流效率的影响，从而得到了实验的最佳操作条件。实验结果表明，当电解温度为760．790℃，．电流密度在O．8．1．14A／cm2范围之间，电解时间为2．5．3h，极间距离为4cm时，得到的硼粉纯度较高，电解槽的电流效率也较高。

3、．关键词：熔盐电解元素硼理论分解电压电流效率ABSTRACTTheboronpowderisappliedextensivelytOeachfieldsuchasthemetallurgy,chemicalindustry,electron．Boronisproducedusuallybyheatingreductionwithmagnesium，by嘶desodiumreducingprocess，boronhalogenationdecomposeandmeltsaltelectrolysis．Atpresent，heatingreductionwithmagnesiumisstillth

4、epopularmethod．Butistedious，lowinpurity,andremovingthemetalborideofreductiveproductstakesalongtime，andcostalot．Moreovermeltsaltelectrolysishassuchadvantageassimpleprocess，hi【91lpurityandlowcost．SomeltsaltelectrolysisWaschoseninourwork．Inthispaper，theexperimentalapparatusofelectrolysiswasdesigned．The

5、systemofmeltsaltWaschosen，thermodynamicalanalysisandcalculationoftheoreticaldecompositionvoltageWascarriedout，whichprovedthefeasibilityoftheexperimentandofferedthebasisforthechoiceofexperimentvoltage．LiquidustemperatureWasdeterminedbythecoolingcurvemethod,whichcouldprovideafoundationforthechoiceofex

6、perimentaltemperature．Highpureboronwasproducedbymoltensaltelectrolysis．Theconsumptionofthegraphiteanodeinthemoltensaltelectrolysisprocesswasanalyzed，whichprovidedafoundationforchoosingmaterials．Currentefficiencyisanimportantproductiontarget．Thereasonsofthefallingofcurrentefficiencyandreactivemechani

7、smwereanalysedtoconfirmtheformulaofcurrentefficiency．Alsotheinfluencesofexperimenttemperature，electrolytictime，currentdensityofcathodeanddistanceofpoleswereinvestigated．TheoptimaloperationWasthatthere