氟氯化物熔盐电解

氟氯化物熔盐电解是以氟化物、氯化物混合熔盐为电解质的熔盐电解方法。

• 中文名称 氟氯化物熔盐电解
• 外文名称 fluoride-chloride fused salt electrolgsis
• 作用 提高产品纯度、电流效率等
• 原理 降低电解质的熔点

详细介绍

事温盾　　氟氯化物熔盐电解(fluoride-chl来自oride fused salt electrolgsis)

　　以氟化物、氯化物混合熔盐为电解质的熔盐电解方法。往氟化物熔盐电解质添加一种或数种电位较负的金属氯化物，或往氯化物熔盐电解质中添加一些电位较负的金属氟化物，常常能得到单一氟360百科化物或单一氯化物熔盐系所没有而对电解带来好处的一些性能。氟氯化物熔盐的这些性能可使熔盐电解的产品纯度、电流效率和生产能力提高，电解能耗下降，并使某些金属和合金的熔盐电解制取和电解精炼成为免总命可能。

　　原理 降低电解质的熔点在熔盐电解中具有特别重要的意义。使用较低的电解温度既可减小阴极金属浓度在熔盐中的溶解度，从而使电流效率增加，又似可减少保持电解质为熔融状态所需的能耗。向氯化物熔盐体系添加一定量的氟盐，或向氟化物熔盐体系添加一定量的氯盐，都可以达到使熔盐系熔点下降的目的。图中示出Na、升越Ba∥C1、F三元交互系相图。从图中可以看到，NaF-BaF2熔盐体系中熔体最低的熔化温度为1085K。若向该熔体中加入NaCl和少量BaCl2，就有可能将熔体熔点降至927K或903K左右。同样，若向NaCl-BaCl2熔盐体系的共晶熔体添加少量的BaF2和NaF，就有可能使熔体的熔点从927K降至893K。

　　在高熔点金属的熔盐电解中，溶解在金属氯化物熔体中的高熔点金属常会形成低价氯化物。当这些低价氯化物浓度超过一定限度时，便会发生歧化反应(见歧化冶金)，生成极细的金属粉末听绝而难以回收。为避免歧化反服连杀搞溶重能压应，必须降低高熔点金属的低价离子浓度。向氯化刻将号物熔盐系加入氟化物，可使高熔点金属的活度大为降低，减少金属在熔盐中的溶解而避免形成过多的低价离子。此外，氟化钠和氟化钾可与钛、锆、铌、钽等高熔点金属形成熔融的配络合物，使这些金亚属离子的活度明显下降。为此，常向熔盐体系添加含氟配盐如K2NbF，或NaF、KF等，它们通过与氯化物的交互反应生成高熔点金属的含氟配离子。

　　应用 氟氯化物熔盐电解已用于铝电解精炼、锆电解提取、钛电解提取、钽或铌电解雷南市书温干什仅提取。

　　铝电解精炼 氟氯盐鸡而区制角普洋系电解质的组成(剧观质量分数/ω /%)为:AlF39~12，Na3AlF626~28，NaCl3~4，BaCl259~63。向氟盐体系添加NaCI量为了提高电解质的导电性能和降低熔盐体系的熔点;而采用较大份额的BaCl2则是为了使电解质具有较高的密度(2700k飞坐架台管级g/m3)，以便在1033~1073K的电解精炼道裂缺代氢谓温度下，精炼铝(密度2300既尽比最般元kg/m3)、电解质与阳极金属(A165%+Cu35%，密度3200~3500kg/m3)得到良好分离，形成三层液相。

　　锆电解提取 以石墨作阳极，用NaCl80%+ZrCl420%组成的氯化物熔盐电解提取锆时，在973K电解温度下只能得到纯度89.0%~94.7%的金属锆粉，电流效率只有28%~3封记见求叶司土华小5%。若采用KCl-NaCl-K2ZrF6熔盐体系的电解质，电解可在933~1123K温度怀让书减音拿帮下进行，在电流密度为1~8A/cm2时，可得到大晶粒的树枝状锆粉，产品纯度高于9浓9.9%，电流效率为72%，而K2ZrF6的浓度可在15%~50%之间变化。值得注资脸修顶肉强意的是，在氟氯化物熔盐电解时，可使锆和铪得以分离。铪的析出电位比锆负，故易留于熔体中。例如，用Hf/(Zr+Hf)=0.6%的K2ZrF6作原料电解时，阴极产品中仅含铪0.05%。使用氟氯化物熔盐电解制取锆的一大问题是要周期性地更换电解质，因为随电解的进行，KF和NaF、在电解质中积累而偏离正常组成。如能采用和将ZrCl4溶于KF+NaF熔盐的办法进行电解，就可以避免氟化物的积累，并使生产成本下降。

　　钛电解提取 在以NaCl+KCl为熔盐的电解TiCl4过程中，当阳极电流密度大时会产生阳极效应。为预防阳极效应的产生，向。NaCl+KCl熔体中添加NaF。例如，采用50%NaCl、30%KCl和20%NaF作电解TiCl4的电解质就能达到预期目的。

　　钽或铌电解提取 通常在电解制取工业钽粉和铌粉时，使用含氧化物的熔盐，组成(质量分数ω/%)为:K2TaF7(或K2NbF7)8~10，Ta2O5(Nb2O5)4~8.5，KCl25~42.4，KF43~57.5。但为了制取更高纯度的钽和铌，可采用不含氧化物的氟氯化物熔盐。例如，采用由KCl55%、KF27.5%、K2TaF7或K2NbF717.5%组成的熔盐，在电解温度973~1073K、阴极电流密度0.6~0.8A/cm2、阳极电流密度1.5~2.3A/cm2的条件下电解，分别得到的钽粉和铌粉的杂质含量(质量分数ω /%)为:碳0.02，氧<0.05，氮0.02和锆0.05。