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中国有色冶金2025年第04期:碱/碱土金属氯化物熔盐电解石墨阳极气泡析出行为

来源:期刊VIP网 时间:


作者:黄义鹏;杨酉坚;王兆文;

单位:江西理工大学冶金工程学院;东北大学冶金学院;

摘要:电解槽内气泡一方面使得有效电导率下降、槽电压升高、能耗加大,另一方面又是加速电解质对流、强化传质的有效手段,目前关于熔盐电解阳极气泡行为的研究主要集中在铝电解过程,对于氯化物熔盐电解鲜有文献报道。本文采用邱式透明电解槽研究了碱/碱土金属氯化物熔盐电解过程中石墨阳极上气泡的析出行为,采用摄像机从阳极侧部方向记录了不同氯化物熔盐体系中气泡的生长与释放过程,并通过图像分析获得了气泡的厚度及直径等参数。结果表明:NaCl、55wt.%LiCl-45wt.%KCl和5wt.%MgCl_2-53wt.%NaCl-42wt.%KCl熔盐电解过程中气泡析出行为相似,均以扁平状大气泡的形式周期性从阳极表面脱离,气泡直径为50 mm,气泡层厚度在3.7~4 mm; KCl熔盐电解过程中气泡行为与其他氯化物熔盐存在显著差异,气泡以较快速度脱离阳极表面,气泡直径约8 mm,气泡层厚度为2 mm,并不形成覆盖阳极表面的大气泡;当电流密度大于0.7 A·cm~(-2)时,NaCl电解体系会发生阳极效应;在NaCl、5wt.%MgCl_2-53wt.%NaCl-42wt.%KCl、KCl电解体系中,电解一段时间后熔液会呈现红棕色,这是由于电解生成的Cl_2分散在电解质熔液中导致。

关键词:碱/碱土金属;;氯化物熔盐电解;;透明电解槽;;石墨阳极;;气泡析出行为;;气泡直径;;气泡层厚度;;阳极效应

基金资助:国家自然科学基金项目(NO.51434005)