熔盐电化学全解ppt课件.ppt

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1、§1熔盐的性质主要介绍熔盐的密度、粘度、导电率、表面张力、蒸汽压和迁移数等性质。一密度单位体积的质量称为密度。密度是熔融盐的一个重要物理化学性质。在熔盐电解中电解质与金属液体的分离，火法冶金中不同熔体间的分层和分离在生产中许多动力学现象都与熔融盐溶液的密度有关。密度测定是研究熔融盐结构的一种间接方法，由准确的密度值还可以导出膨胀系数和偏克分子体积等性质。熔融盐溶液的密度通常用流体静力称量法（阿基米德法）和最大气泡压力法来测定。纯熔融盐的密度与温度的关系一般可用下式表示：8-1式中—熔融盐在某一温度t时的密度；—熔点

2、时的密度；—与熔融盐性质无关的系数对大部分纯熔融盐来说，上式在其沸点以前都是正确的，只有一部分盐类的密度与温度的关系不是呈直线，而是平方关系，如K2WO4及K2MoO4熔融盐。二蒸汽压蒸汽压是物质的一种特征常数，它是当相变过程达到平衡时物质的蒸汽压力，称为饱和蒸汽压。对于单组分的相变过程，根据相律：8-2可知蒸汽压仅是温度的函数。对于多组元的溶液体系，蒸汽压同时是温度和组成的函数，如果相变是引入惰性气体或真空条件下进行时，则蒸汽压也是与体系平衡的外压的函数。不同物质的蒸汽压不仅各不相同，而且有时甚至是相差极大，对于

3、熔融盐溶液，因为各组分挥发性的不同，测定中很难长时间地维持成分稳定，因此，蒸汽压测定时常采用多种测定方法，以保证测量的准确。由于大多数熔融盐的蒸汽压较低，通常采用沸点法、相变法和气流携带法测定。图8-1列出一些氯化物的蒸汽压与温度的关系。在图上看到，晶格中离子键部分占优势的盐，如NiCl2、FeCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2等，它们的蒸汽压甚至在600～700℃时也是很低的，在800～900℃时才变得显著些。而具有分子晶格的盐类，如SiCl4、TiCl4、AlCl3、BeCl2等，其蒸汽压在50～300

4、℃就很高了，至于UF6、ZrCl4、ZrI4等盐类则不经液态就直接升华。图8-1某些氯化物的蒸汽压与温度的关系熔融盐体系蒸汽压随液相组成的变化，一般说来表现为：增加液相中某组元的相对含量，会引起蒸气中该组元的相对含量的增加。此外，在蒸汽压曲线上具有最高点的体系，它在沸点曲线上具有最低点，反之亦然。熔融盐体系一定组成时的逸度（蒸汽压）可以由各组元的蒸气压根据加和规则计算出来，但这只有当体系中各组元在固态时不形成化合物时才是正确的。熔体的组成相当于固态化合物的组成时，熔体结构具有较大的规律性，因此，键的强度也较大，这就

5、使熔体的蒸气压比由加和规则计算出来的数值低些。若体系在固态时形成化合物，则它的熔体的蒸气压要比按照各组元的蒸汽压用加和规则计算出来的蒸汽压要低。例如，氟化铝在固态时与氟化钠形成具有离子晶格的化合物－冰晶石。冰晶石的蒸汽压就比NaF-AlF3混合物的蒸汽压低，尽管混合物中氟化铝的含量比冰晶石中氟化铝的含量高。三粘度粘度与密度一样是熔融盐的一种特性。粘度与熔融盐及其混合物的组成及结构之间一定的联系，因此，对粘度的研究可以提供有关熔体结构的信息。在实际生产中，金属液滴及固体粒子是否滞留在熔体中，与熔融盐粘度的大小有关，粘

6、度大的熔融盐电解质及盐类溶剂不能应用于金属的电解、熔炼及精炼的工业生产中，因为金属液滴将包裹在这种熔体中很难从液相中分离出来，粘滞的熔融盐电解质常常具有低的导电度。易流动的熔融盐电解质与之相反，它们一般都具有高的导电度，并且能促使金属与熔体很好地分离。液体流动时所表现出的粘滞性是流体各部分质点间流动时所产生内摩擦力的结果。若两层液体，其间的接触面积是S，两液层间的速度梯度为dV/dx，则两液层间的内摩擦力f可用下式表示：8-3式中η—粘度系数。上式称为牛顿粘度公式。粘度系数表示在单位速度梯度下，作用在单位面积的流质

7、层上的切应力，其单位为g/cm·s，通常以泊（P）表示，为了方便使用，有时也用其百分之一表示，称为厘泊（cP）。遵从上式的流体叫做牛顿流体，一般来说，当流体中有悬浮物或弥散物时，从粘度看常为非牛顿流体。各类液体的粘度范围大致如下：水（20℃）1.0005cP有机化合物0.3～30cP熔融盐0.01～104P液态金属0.5~5cP炉渣0.05～105P纯铁（1600℃）4.5cP测量熔盐粘度的方法主要为毛细管法和扭摆法。熔融盐的粘度除与自身的本性有关外，还与温度有密切的关系，图8-2是NaCl-AlCl3混合熔体的粘

8、度随温度的变化。粘度与温度的关系一般可表示为：8－4式中A—常数；—粘性活化能；R—气体常数；T—绝对温度。上式表明熔体的粘度与温度之间存在指数函数关系。图8-2熔盐的粘度与温度的关系四表面张力在金属的冶炼过程中，金属和炉渣的界面、电解质与金属的界面、电解质与电极的界面等，在许多情况下都起着非常重要的作用。几乎所有的冶炼反应都是多相反应，界面性质对界面上进行