冰晶石體系熔鹽結(jié)構(gòu)及電導(dǎo)率的研究.pdf

1、現(xiàn)代鋁電解工業(yè)采用電解冰晶石-氧化鋁熔鹽的方法生產(chǎn)金屬鋁，并向熔鹽中加入氟化鎂、氟化鈣等添加劑以改善其物理和化學(xué)性能，雖然研究者對(duì)于冰晶石體系熔鹽結(jié)構(gòu)的研究一直沒(méi)有間斷過(guò)，但是由于研究的困難性，所建立的相關(guān)理論尚不成熟和完善。 本文采用Raman光譜法對(duì)不同分子比的KF-AlF3淬冷試樣以及分子比為2.5的KF-AlF3高溫熔融試樣進(jìn)行了分析，證明了該系熔鹽中AlF63-，AlF4-以及AlF52-離子團(tuán)的存在；通過(guò)對(duì)Na3Al

2、F6-Al2O3熔鹽的初晶溫度的研究，計(jì)算得在稀熔鹽范圍內(nèi)，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)Al2O3加入Na3AlF6熔鹽所引入的新質(zhì)點(diǎn)數(shù)為三，因此認(rèn)為在稀Na3AlF6-Al2O3熔鹽中，所含有的鋁氧氟離子可能為：AlOF54-，AlOF32-，Al2OF84-，Al2OF62-。 電導(dǎo)率是冰晶石系熔鹽一個(gè)重要的性質(zhì)，通過(guò)對(duì)該熔鹽的電導(dǎo)率研究，可以間接地了解熔鹽的離子結(jié)構(gòu)，更好地了解離子遷移過(guò)程機(jī)理；同時(shí)，在鋁電解工業(yè)中，提高熔鹽的電導(dǎo)率可以降低能

3、耗，提高電流效率，節(jié)約成本。 本文通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)KCl水溶液以及Na3AlF6-Al2O3熔鹽電導(dǎo)率的測(cè)定，驗(yàn)證了CVCC(可連續(xù)變化電導(dǎo)池常數(shù))技術(shù)的可行性，并且發(fā)現(xiàn)使用CVCC技術(shù)測(cè)定水溶液或熔鹽電導(dǎo)率，不再受到施加頻率的影響，因此認(rèn)為相對(duì)于固定電導(dǎo)池常數(shù)法測(cè)定電導(dǎo)率，CVCC法的測(cè)定精度更高，操作更方便。 測(cè)定了添加物為Al2O3，AlF3，CaF2，MgF2的冰晶石-添加物二元體系熔鹽的電導(dǎo)率；并使用兩種方法擬合了一

4、定參數(shù)范圍內(nèi)，不同溫度下，不同添加物含量的電導(dǎo)率方程，發(fā)現(xiàn)兩方程的計(jì)算值與實(shí)際值的絕對(duì)差值在0.15S·cm-1以內(nèi)；在實(shí)驗(yàn)與計(jì)算允許的范圍內(nèi)，討論了四個(gè)二元系熔鹽電導(dǎo)率的簡(jiǎn)單模型，串聯(lián)模型與并聯(lián)模型化，計(jì)算了相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)使用簡(jiǎn)單模型所計(jì)算的電導(dǎo)率值與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值吻合程度很高；通過(guò)對(duì)Na3AlF6-AlF3熔鹽的簡(jiǎn)單模型和串聯(lián)模型電導(dǎo)率研究，可以間接證明熔鹽中AlF52-的存在。 在認(rèn)同NaF-AlF3熔鹽中AlF63-二步分解

5、的基礎(chǔ)上，研究了990-1020℃下，熔鹽當(dāng)量電導(dǎo)率與組成的關(guān)系，認(rèn)為在所研究的溫度區(qū)間內(nèi)，熔鹽當(dāng)量電導(dǎo)率受溫度的影響不大；而且整體上熔鹽的當(dāng)量電導(dǎo)率是隨著AlF3的摩爾分?jǐn)?shù)增加而增加的；作出了熔鹽的當(dāng)量電導(dǎo)率活化能與組成的關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)當(dāng)AlF3的摩爾分?jǐn)?shù)在0.28-0.30之間，曲線有一個(gè)最小值，結(jié)合熔鹽中不同離子的摩爾分?jǐn)?shù)變化分析了熔鹽當(dāng)量電導(dǎo)率和當(dāng)量電導(dǎo)率活化能隨熔鹽組成的變化原因。 通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)方程計(jì)算的粘度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較