冰晶石體系熔鹽結構及電導率的研究.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性能，雖然研究者對于冰晶石體系熔鹽結構的研究一直沒有間斷過，但是由于研究的困難性，所建立的相關理論尚不成熟和完善。 本文采用Raman光譜法對不同分子比的KF-AlF3淬冷試樣以及分子比為2.5的KF-AlF3高溫熔融試樣進行了分析，證明了該系熔鹽中AlF63-，AlF4-以及AlF52-離子團的存在；通過對Na3Al

2、F6-Al2O3熔鹽的初晶溫度的研究，計算得在稀熔鹽范圍內(nèi)，一個質(zhì)點Al2O3加入Na3AlF6熔鹽所引入的新質(zhì)點數(shù)為三，因此認為在稀Na3AlF6-Al2O3熔鹽中，所含有的鋁氧氟離子可能為：AlOF54-，AlOF32-，Al2OF84-，Al2OF62-。 電導率是冰晶石系熔鹽一個重要的性質(zhì)，通過對該熔鹽的電導率研究，可以間接地了解熔鹽的離子結構，更好地了解離子遷移過程機理；同時，在鋁電解工業(yè)中，提高熔鹽的電導率可以降低能

3、耗，提高電流效率，節(jié)約成本。 本文通過對標準KCl水溶液以及Na3AlF6-Al2O3熔鹽電導率的測定，驗證了CVCC(可連續(xù)變化電導池常數(shù))技術的可行性，并且發(fā)現(xiàn)使用CVCC技術測定水溶液或熔鹽電導率，不再受到施加頻率的影響，因此認為相對于固定電導池常數(shù)法測定電導率，CVCC法的測定精度更高，操作更方便。 測定了添加物為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率方程，發(fā)現(xiàn)兩方程的計算值與實際值的絕對差值在0.15S·cm-1以內(nèi)；在實驗與計算允許的范圍內(nèi)，討論了四個二元系熔鹽電導率的簡單模型，串聯(lián)模型與并聯(lián)模型化，計算了相關參數(shù)，發(fā)現(xiàn)使用簡單模型所計算的電導率值與實驗測定值吻合程度很高；通過對Na3AlF6-AlF3熔鹽的簡單模型和串聯(lián)模型電導率研究，可以間接證明熔鹽中AlF52-的存在。 在認同NaF-AlF3熔鹽中AlF63-二步分解

5、的基礎上，研究了990-1020℃下，熔鹽當量電導率與組成的關系，認為在所研究的溫度區(qū)間內(nèi)，熔鹽當量電導率受溫度的影響不大；而且整體上熔鹽的當量電導率是隨著AlF3的摩爾分數(shù)增加而增加的；作出了熔鹽的當量電導率活化能與組成的關系曲線，發(fā)現(xiàn)當AlF3的摩爾分數(shù)在0.28-0.30之間，曲線有一個最小值，結合熔鹽中不同離子的摩爾分數(shù)變化分析了熔鹽當量電導率和當量電導率活化能隨熔鹽組成的變化原因。 通過與標準方程計算的粘度數(shù)據(jù)進行比較