第16課-熔鹽電解槽(3)

1、 Chongqing University of Science and Technology2021-11-221 Chongqing University of Science and Technology2021-11-222 10.1 概述概述 10.2 鋁電解槽鋁電解槽 10.3 鎂電解槽鎂電解槽 10.4 稀土金屬融鹽電解槽稀土金屬融鹽電解槽上次課回顧上次課回顧 Chongqing University of Science and Technology2021-11-223美國的美國的“愛國者愛國者”導(dǎo)彈為何能導(dǎo)彈為何能輕易機(jī)會蘇聯(lián)的輕易機(jī)會蘇聯(lián)的“飛毛腿導(dǎo)飛毛腿導(dǎo)彈彈”？伊拉克

2、戰(zhàn)爭中，為什么美伊拉克戰(zhàn)爭中，為什么美軍的軍的M1主坦克總是能最主坦克總是能最先發(fā)現(xiàn)對手？先發(fā)現(xiàn)對手？F-22戰(zhàn)斗機(jī)為什么能實現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)為什么能實現(xiàn)超音速巡航的功能？超音速巡航的功能？ Chongqing University of Science and Technology2021-11-224 一、稀土的定義一、稀土的定義 稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素 鑭（la）、鈰（ce）、鐠(pr)、釹(nd)、钷(pm)、釤(sm)、銪(eu)、釓(gd)、鋱(tb)、鏑(dy)、鈥(ho)、鉺(er)、銩(tm)、鐿(yb)、镥(lu)，以及與鑭系的15個元素密切相關(guān)的兩個元素鈧（sc）和釔（

3、y）共17種元素，稱為稀土元素（rare earth）。簡稱稀土。 Chongqing University of Science and Technology2021-11-225稀土元素在稀土元素在化學(xué)元素周期表中的位置化學(xué)元素周期表中的位置鑭鑭系系 Chongqing University of Science and Technology2021-11-2261.1. 稀土在冶金工業(yè)中應(yīng)用量很大，約占稀土總用量的1/3。 鋼水中加入稀土，可起脫硫脫氧改變夾雜物形態(tài)作用； 鑄鐵中稀土作為石墨球化劑、形核劑核對有害元素的控制劑，提高鑄件質(zhì)量，改善機(jī)械性能。 有色合金方面，可改善合金的物理和

4、機(jī)械性能。應(yīng)用最多的使鋁、鎂、銅三個系列。稀土元素在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用稀土元素在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 1. 1.冶金工業(yè)冶金工業(yè)2.2.石油化工石油化工3.3.玻璃工業(yè)玻璃工業(yè)4.4.陶瓷工業(yè)陶瓷工業(yè)5.5.電光源工業(yè)電光源工業(yè)6.6.材料工業(yè)材料工業(yè) 2. 在石油裂化工業(yè)中，稀土分子作為篩裂化催化劑，活性高、選擇性好、汽油的生產(chǎn)率高。 可以用于石油裂化、合成橡膠等工業(yè)。近來，科學(xué)家正致力于研究用稀土金屬作為汽車尾氣凈化的催化劑。稀土在這方面的用量很大。 3. 稀土在玻璃工業(yè)中有三個應(yīng)用：玻璃著色玻璃著色、玻璃脫色玻璃脫色和制備特種性能的玻璃制備特種性能的玻璃。 釹玻璃為粉紅色并帶有紫色光澤、鐠玻璃為綠

5、色(制造濾光片)等； 二氧化鈰可將玻璃中呈黃綠色的二價鐵氧化為三價而脫色，還可以加入氧化釹進(jìn)行物理脫色； 稀土特種玻璃如鈰玻璃(防輻射玻璃)、鑭玻璃(光學(xué)玻璃)。 4.4. 稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中，減少釉和破裂并使其具有光澤。但更主要用做陶瓷的顏料，它可使陶瓷的顏色更柔和、純正，色調(diào)新穎，光潔度好。稀土氧化物還可以制造耐高溫透明陶瓷(應(yīng)用于激光等領(lǐng)域)、耐高溫坩堝(冶金)。5.5. 稀土作為熒光燈的發(fā)光材料，是節(jié)能性的光源，特點是光效好、光色好、壽命長。比白熾燈可節(jié)電7580%。 Chongqing University of Science and Technology2021-11-2

6、27稀土稀土的的用途用途 Chongqing University of Science and Technology2021-11-228 熔鹽電解工藝是目前制取大量混合稀土金屬、部分單一熔鹽電解工藝是目前制取大量混合稀土金屬、部分單一輕稀土金屬（除輕稀土金屬（除Sm外）及其合金的主要方法。外）及其合金的主要方法。 按電解質(zhì)體系可以分為：按電解質(zhì)體系可以分為： 1、熔融氯化物電解：、熔融氯化物電解： RECl3+MCl（MCl2） 2、熔融氟化物、熔融氟化物-氧化物電解：氧化物電解： REF3+RE2O3+MF（MF2），）， 如：（如：（NdF3+LiF+Nd2O3） Chongqing

7、University of Science and Technology2021-11-229陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：RE3+ + 3e- = RE陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng)：2Cl- - 2e- = Cl2 3Cl- - 3e- = 3/2Cl2總反應(yīng)：總反應(yīng)：RECl3 = RE + 3/2Cl2 Chongqing University of Science and Technology2021-11-2210 1875年提出。由于單純的年提出。由于單純的RECl3熔點高，黏度大，導(dǎo)熔點高，黏度大，導(dǎo)電性差，本身不穩(wěn)定電性差，本身不穩(wěn)定(易與空氣中易與空氣中H2O、O2的作用的作用)，特別，特別是熔

8、融是熔融RECl3對對RE金屬有很高的溶解度，所以不可能用金屬有很高的溶解度，所以不可能用單純?nèi)垠w單純?nèi)垠w( RECl3 )作電解質(zhì)。作電解質(zhì)。 對于對于RE而言，可做電解質(zhì)成分的只有堿金屬或堿土而言，可做電解質(zhì)成分的只有堿金屬或堿土金屬的氯化物，因為它們在同一熔體中的分解電壓比金屬的氯化物，因為它們在同一熔體中的分解電壓比RECl3高，否則難以制得較純金屬。高，否則難以制得較純金屬。 Chongqing University of Science and Technology2021-11-2211 Chongqing University of Science and Technology

9、2021-11-2212 電解無水稀土氯化物的電解槽示于圖電解無水稀土氯化物的電解槽示于圖4-4-1及圖及圖4-4-2。 以氧化物為原料，圖以氧化物為原料，圖4-4-6為電解制取稀為電解制取稀 土金屬的電解槽。土金屬的電解槽。 4-4-2 下插陰極電解槽下插陰極電解槽 1-石墨陽極；石墨陽極；2-耐火磚槽體；耐火磚槽體；3-鐵外殼；鐵外殼； 4-電電解質(zhì)；解質(zhì)；5-稀土金屬；稀土金屬；6-鐵陰極；鐵陰極；7-保溫材料保溫材料 圖圖4-4-1 小型上插陰極電解槽小型上插陰極電解槽 1-瓷保護(hù)管；瓷保護(hù)管；2-陽極導(dǎo)電板；陽極導(dǎo)電板；3-石墨坩堝；石墨坩堝； 4-電解質(zhì)；電解質(zhì)；5-鉬陰極；鉬陰極；6-稀土金屬；稀土金屬；7-爐襯爐襯 Chongqing University of Science and Technology2021-11-2213 Chongqing University of Science and Technology2021-11-221410-1 試述融鹽電解的原理、特征及適用范圍。試述融鹽電解的原理、特征及適用范圍。 10-2 鋁電解槽的類型有哪些？各有何優(yōu)缺點？鋁電解槽的類型有哪些？各有何優(yōu)缺點？ 10-3 陽極電流密度對鋁電解技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響如何？陽極電流密度對鋁電解技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響如何？ 與哪些因素有關(guān)？與哪些因素有關(guān)？ 10-4 鋁母