《熔盐电解》PPT课件

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1、第八章熔盐电解8.1熔盐电解的意义及分类一、熔盐电解的意义前面讨论的均是水溶液体系中进行电解提取和电解精炼的有关问题。本章讨论以金属化合物的熔融盐作电解质，将电能转化为化学能，实现金属电解提取或精炼的过程。为什么要在熔融盐介质中进行电解呢？在电化学中，我们已经讨论过，像Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Al等碱金属和碱土金属、稀土金属，它们的标准电极电位比氢负得多，而氢在这些金属上析出的超电压又小，故阴极优先析出氢气，所以不能采用水溶液电解法来提取或精炼。从原则上讲，元素周期表中所有的金属都可以用熔盐电解法来制取。随着科学技术的发展，熔盐电极过程已被广泛应用于以下几个方面：1、金属的电

2、解提取或精炼如高温冶金中Al、Mg、Ti、Li、Na、Be、Ca、Sr、Ta、Nb、Zr、Hf、U、RE等金属的电解提取。对于制取轻金属Al、Mg、Li、Na来说，熔盐电解是通常的方法。即使像稀土、碱土金属等，既可用金属热还原法，又可用熔盐电解法获得，但是，由于采用熔盐电解法具有：⑴流程短，基建设备投资省；⑵成本低；⑶可连续生产⑷产品纯度高基于上述优点，所以大规模工业生产均采用熔盐电解法。2、金属或合金的表面处理如：⑴熔盐电镀W、Mo、Ti、Zr、Al⑵表面渗金属及合金化⑶熔盐体系中进行脱碳，清除铸件表面的粘砂等。3、制取合金⑴传统方法：先制取单一金属，然后按合金设计比例进行对掺熔炼（

3、A+B）.⑵采用熔盐电解法直接制取各种合金两种方法相比较，熔盐电解法具有：①工艺流程简化；②设备投资少；③金属收率高；④合金化均匀；⑤产品成本低等优点。故近年来被广泛开发应用于制取各种铝合金、稀土合金、铜合金和锆合金等。二、熔盐电解过程的分类对于有色冶金来说，重点研究熔盐电解提取金属的有关问题。按照电解时所用原料的不同，熔盐电解沉积分为三大类。1、氯化物电解以金属的氯化物为原料，以该金属氯化物与碱金属、碱土金属的氯化物混合熔融盐作电介质进行电解。例如，镁电解：MgCl2为原料，MgCl2—KCl—NaCl作电解质。稀土电解：ReCl3为原料，ReCl3—KCl作电解质。2、氧化物电解原

4、料是金属氧化物，以金属氧化物溶于碱金属或碱土金属的卤化物作电介质进行电解。例如，Al电解：Al2O3为原料，Al2O3溶于冰晶石Na3AlF6—AlF3作电解质。RE电解：RE2O3为原料，RE2O3溶于REF3—LiF(BaF2)作电解质。Ta电解：Ta2O5为原料，Ta2O5溶于KTaF6—NaCl—KCl作电解质。3、氟络盐电解以金属的氟络盐为原料，金属的氟络盐溶解于碱金属卤化物作电解质进行电解。例如，Zr电解：K2ZrF6为原料，K2ZrF6—NaCl(KCl)为电解质。（Zr是战略物资，用于核工业、原子能反应堆）。8.2熔盐电解时对电解质的要求为了保证熔盐电解过程能顺利进行，

5、在阴极获得合格的阴极产品，并尽可能地提高电解的技术经济指标（高的电流效率、低的能耗、低的原材料消耗）及设备指标（低成本、高的经济效益），选择价廉易得，并具有理想的物理、化学性质的电解质是十分重要的。为了实现熔盐电解的目的，保证过程途径的畅通，获得高的经济效益，电解质应具备以下几个方面的要求：1、含杂量低（纯度高）⑴尤其是正电性杂质阳离子含量尽可能低；⑵有害阴离子含量要低，如SO42—→S→MS以保证阴极产物的纯度。2、低的熔点⑴可使电耗降低⑵可减弱电解质与阴极产物的相互作用⑶电解温度一般应比电解质熔点高50～200℃，T↓，设备材质的选择容易，工人劳动条件可改善，电解质的挥发损失↓。3

6、、适当的密度(比重)和粘度以便于金属产物与熔盐借助重力相互分离，减少金属的损失。4、适当的界面性质以保证液态金属的汇聚、分离。避免阳极效应。5、高的电导率以降低槽电压和单位产品的电能消耗，并可强化电解过程。6、低的挥发性以减少电解质的挥发损失，降低成本，减少污染，改善劳动条件。7、侵蚀作用小以延长电解设备寿命，保证产品的纯度。8、价廉、易得根据国情、地情选择原料。9、便于保存使用要求吸湿性小，避免水对电解的有害作用。10、对电解原料的溶解度要高，对金属产品的溶解度要小以保证电解过程稳定，获得高的金属回收率及电流效率。应该指出，以上十项要求并非某一种电解质都能具备的。这只是理想状态的要求

7、，没有一种电解质或电解质体系能同时满足这些要求，因此，对于某一金属的电解而言，必须根据情况抓主要矛盾，进行调整和选择。8.3熔盐的结构如前所述，人们希望熔盐电解质体系具有理想的物理化学性质，而熔盐的物理化学性质，取决于物质的本性及其结构。熔融盐的结构与固态晶体盐的结构具有相似性，另外，熔盐电解时的温度一般距离固态盐的熔点不远（＞tm50～200℃），因此，为了深入认识熔融盐结构的特点，故有必要讨论一下固态晶体盐的结构。一、固态晶体盐的结构1、固