铝电解槽中气泡行为的可视化研究现状与进展

铝电解过程阳极气泡的生长机理、运动规律及对电解质运动的影响对电解槽的稳定运行有非常重要的作用。研究铝电解槽阳极气泡,最重要的是能够直接观察到阳极气泡的生长和运动规律。为了实现电解槽中气泡行为的可视化,目前国内外学者建立了各种模型来研究电解过程中气泡的特性,其中主要的研究模型为室温水模型、低温电解模型、高温电解模型和数值模拟模型。本文对这四种模型的研究现状进行了分析,展望了其发展前景。     

NH_4Cl-NH_3·H_2O-H_2O系仲钨酸铵溶解度研究

采用测试和回归方程求极限的方法 ,研究了NH4Cl掺入下 ,5(NH4)2O·12WO3·5H2O的平衡溶解度。结果表明 ,当NH4Cl浓度为1mol/L、2mol/L、3mol/L时APT的溶解度分别为NH3·H2O -H2O系的1/2、1/3、1/4。NH4Cl浓度<1.5mol范围内 ,其对APT溶解度的影响较为明显。NH4Cl浓度>1.5mol/L后影响减弱。NH4Cl掺入下APT溶解度受温度的影响变小     

NiAl2O4基惰性阳极的制备及电解腐蚀研究

采用热压方法研制了Al-Ni-Cu-O系金属陶瓷惰性阳极,阳极的成分以NiAl2O4尖晶石陶瓷为基体,含有10%～20%(wt)Cu和Ni的混合粉末,制得阳极试样的相对密度可达99%,该种阳极在900 ℃左右的电导率大于80 s/cm.采用自制的Ф150 mm×12 mm阳极,在150 A电流的情况下稳定电解24 h,对阳极的动态腐蚀行为进行研究.对电解后阳极的XRD研究发现,从阳极中心到表面NiO量逐渐增加,在阳极表面有新的NiO相生成,对比阳极中不同相的热膨胀性能,认为新相的生成导致了阳极的膨胀和分层.     

NaF·AlF3-Al2O3-CaF2-ZrO2熔盐体系的电导率

采用改进的固定电导池常数法研究 NaF-AlF3-CaF2-Al2O3-ZrO2熔盐体系的电导率。结果表明, NaF-AlF3-3%Al2O3-3%CaF2-ZrO2熔盐体系的电导率随着ZrO2含量（0~5%）的增加呈降低趋势。每增加1%氧化锆,电导率相应地降低约0.02 S/cm。温度每增加1°C时电导率相应降低约0.004 S/cm。随着NaF与AlF3摩尔比的增加,体系的电导率随之增加。最后采用二次回归正交设计方法,建立分子比相同时电解质的电导率与温度和氧化锆浓度关系的回归方程。     

Na3AlF6-Al2O3熔盐的Raman光谱和离子结构

基于测定的熔融冰晶石的Raman光谱和对散射系数的新理解,重新分析以前研究的942～1024℃的酸性NaF-AlF3熔盐中存在的不同离子团的含量。新的定量分析结果表明：对于分子比小于2的熔盐,AlF4-是含量最高的阴离子;当分子比为1.5时,其摩尔分数约为0.70;当分子比为2时,其摩尔分数为0.50。当分子比大于2.5时,AlF6^3-相对含量更高;当分子比为2.5时,其摩尔分数为0.45。然后,采用紫外Raman光谱法研究Na3AlF6-Al2O3熔盐的离子结构。研究结果表明：熔盐中存在八面体的AlF63-和四面体的AlF4^-,基团中的F-可能被O^2-部分取代。在Al2O3的质量分数大于4%的熔盐中存在具有大散射系数的Al2O2F4^2-。光谱中的波段随温度的升高发生蓝移。     

LiCl为原料酰胺基电解质体系低温电化学提取金属锂

金属锂在高能电池、轻金属合金以及受控核聚变等领域得到了广泛应用。目前熔盐电解是工业金属锂制备的主要方法,但存在流程长、能耗高、操作复杂等缺点。本研究提出一种低温溶剂冶金技术路线,可实现金属锂的常温电化学还原,拥有流程短、能耗低、操作简单、过程连续等优点。研究使用价格低廉的非质子极性分子N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,以来源丰富的LiCl为原料,直接电解LiCl制备金属锂。研究了二元DMF-LiCl体系的基础物理化学性质,计算得到不同LiCl浓度下体系的电导活化能和粘流活化能;采用循环伏安技术研究了不同LiCl浓度电解质体系的电化学特性,得出金属锂的氧化还原电位（2.5 V和–2.9 V vs. Ag/Ag+）和电解金属锂最优LiCl浓度（0.7 mol/L）;计算了0.7 mol/L LiCl浓度下锂离子扩散系数为2.6 × 10–8 cm2/s;最后在高纯锡阴极恒电位沉积得到了金属锂沉积物,并通过扫描电子显微镜对沉积物形貌进行了表征。研究可为低成本、低碳/低温电化学连续制备大块金属锂及锂基合金提供基础。     

电化学原位拉曼光谱技术在高温熔盐中的应用

综述了熔盐电化学原位拉曼光谱用样品池结构及特点、熔盐电化学原位拉曼光谱的研究进展。所用样品池主要以配合90°拉曼散射模式研究为主,且样品池通常都通入惰性气体。研究中主要采用恒电流/恒电位电解的电化学方法,研究内容涉及到在氯化物熔盐中电解还原金属铝、汞、镉和钽的阴极行为,(Li-K)CO₃和Li₂CO₃燃料电池中氧的还原,在以金属铝为阳极的高能熔盐电池中I₂在AlCl₃-NaCl熔盐中的电化学过程,钠-硫电池放电过程中S元素在AlCl₃-NaCl熔盐中的行为,Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)氧离子导体在Na₂SO₄熔盐中的电化学腐蚀,以及不同电位条件下熔融KNO₃、NaNO₃与铂电极界面的熔盐结构变化。最后,展望了熔盐电化学原位拉曼光谱的研究发展方向。     

铝液还原熔盐中ZrO2制备纯铝锆母合金

研究了铝液还原熔盐中ZrO₂制备铝锆母合金的新方法,考察了还原时间对合金中锆浓度的影响.结果表明,铝液还原熔盐中ZrO₂法制备出的铝锆母合金不含有氧化锆和氧化铝夹杂,可制备出更纯净的铝锆母合金.扫描电镜和电子能谱分析结果表明,合金中的Zr主要以Al₃Zr晶须形式存在.铝锆母合金中锆浓度随还原时间的延长而明显增加,当还原4 h后合金中锆质量百分含量为1.5 %,基本达到上限值.      

化学法浸出废旧铝电解槽内衬回收冰晶石和碳粉(英文)

采用两步浸出法对铝电解槽废旧阴极炭块进行处理,以分离出冰晶石并提纯炭粉。研究不同温度、浸出时间和液固比对浸出率的影响。结果表明,在NaOH浸出阶段,可溶性化合物Na3AlF6和Al2O3溶解于NaOH溶液中,浸出率达到65.0%,所得炭粉纯度为72.7%;第二步采用HCl浸出得到炭粉,可溶性化合物CaF2和NaAl11O17溶解到盐酸溶液中,浸出率达到96.2%,炭粉纯度达到96.4%。将上述碱浸和酸浸得到的浸出液进行混合以析出冰晶石,在pH=9、温度为70°C下沉积2h,其析出率达到95.6%,所得冰晶石纯度为96.4%。     

铝电解工业中全氟碳化物排放

近年来,铝电解技术与设备取得很大进步,目前环保节能成为铝电解技术发展的主题。铝电解过程中发生阳极效应不但耗费电能,而且排放大量高温室潜势气体CF4、C2F6。面对这一现实,全球各电解铝企业都在不断做出努力,从1990年到2008年每吨铝的PFCs排放物减少量超过86%。本文主要概述了铝电解过程中PFCs的排放现状以及估算方法,并综述了近年来世界上关于CF4和C2F6产生机理的研究。