第16课-熔盐电解槽(3)

1、 Chongqing University of Science and Technology2022-6-271 Chongqing University of Science and Technology2022-6-272 10.1 概述概述 10.2 铝电解槽铝电解槽 10.3 镁电解槽镁电解槽 10.4 稀土金属融盐电解槽稀土金属融盐电解槽上次课回顾上次课回顾 Chongqing University of Science and Technology2022-6-273美国的美国的“爱国者爱国者”导弹为何能导弹为何能轻易机会苏联的轻易机会苏联的“飞毛腿导飞毛腿导弹弹”？伊拉克战争中

2、，为什么美伊拉克战争中，为什么美军的军的M1主坦克总是能最主坦克总是能最先发现对手？先发现对手？F-22战斗机为什么能实现战斗机为什么能实现超音速巡航的功能？超音速巡航的功能？ Chongqing University of Science and Technology2022-6-274 一、稀土的定义一、稀土的定义 稀土就是化学元素周期表中镧系元素 镧（la）、铈（ce）、镨(pr)、钕(nd)、钷(pm)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素钪（sc）和钇（y）共1

3、7种元素，称为稀土元素（rare earth）。简称稀土。 Chongqing University of Science and Technology2022-6-275稀土元素在稀土元素在化学元素周期表中的位置化学元素周期表中的位置镧镧系系 Chongqing University of Science and Technology2022-6-2761.1. 稀土在冶金工业中应用量很大，约占稀土总用量的1/3。 钢水中加入稀土，可起脱硫脱氧改变夹杂物形态作用； 铸铁中稀土作为石墨球化剂、形核剂核对有害元素的控制剂，提高铸件质量，改善机械性能。 有色合金方面，可改善合金的物理和机械性能。应

4、用最多的使铝、镁、铜三个系列。稀土元素在工业领域的应用稀土元素在工业领域的应用 1. 1.冶金工业冶金工业2.2.石油化工石油化工3.3.玻璃工业玻璃工业4.4.陶瓷工业陶瓷工业5.5.电光源工业电光源工业6.6.材料工业材料工业 2. 在石油裂化工业中，稀土分子作为筛裂化催化剂，活性高、选择性好、汽油的生产率高。 可以用于石油裂化、合成橡胶等工业。近来，科学家正致力于研究用稀土金属作为汽车尾气净化的催化剂。稀土在这方面的用量很大。 3. 稀土在玻璃工业中有三个应用：玻璃着色玻璃着色、玻璃脱色玻璃脱色和制备特种性能的玻璃制备特种性能的玻璃。 钕玻璃为粉红色并带有紫色光泽、镨玻璃为绿色(制造滤光

5、片)等； 二氧化铈可将玻璃中呈黄绿色的二价铁氧化为三价而脱色，还可以加入氧化钕进行物理脱色； 稀土特种玻璃如铈玻璃(防辐射玻璃)、镧玻璃(光学玻璃)。 4.4. 稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中，减少釉和破裂并使其具有光泽。但更主要用做陶瓷的颜料，它可使陶瓷的颜色更柔和、纯正，色调新颖，光洁度好。稀土氧化物还可以制造耐高温透明陶瓷(应用于激光等领域)、耐高温坩埚(冶金)。5.5. 稀土作为荧光灯的发光材料，是节能性的光源，特点是光效好、光色好、寿命长。比白炽灯可节电7580%。 Chongqing University of Science and Technology2022-6-277稀土稀土的

6、的用途用途 Chongqing University of Science and Technology2022-6-278 熔盐电解工艺是目前制取大量混合稀土金属、部分单一熔盐电解工艺是目前制取大量混合稀土金属、部分单一轻稀土金属（除轻稀土金属（除Sm外）及其合金的主要方法。外）及其合金的主要方法。 按电解质体系可以分为：按电解质体系可以分为： 1、熔融氯化物电解：、熔融氯化物电解： RECl3+MCl（MCl2） 2、熔融氟化物、熔融氟化物-氧化物电解：氧化物电解： REF3+RE2O3+MF（MF2），）， 如：（如：（NdF3+LiF+Nd2O3） Chongqing Universi

7、ty of Science and Technology2022-6-279阴极反应：阴极反应：RE3+ + 3e- = RE阳极反应：阳极反应：2Cl- - 2e- = Cl2 3Cl- - 3e- = 3/2Cl2总反应：总反应：RECl3 = RE + 3/2Cl2 Chongqing University of Science and Technology2022-6-2710 1875年提出。由于单纯的年提出。由于单纯的RECl3熔点高，黏度大，导熔点高，黏度大，导电性差，本身不稳定电性差，本身不稳定(易与空气中易与空气中H2O、O2的作用的作用)，特别，特别是熔融是熔融RECl3对

8、对RE金属有很高的溶解度，所以不可能用金属有很高的溶解度，所以不可能用单纯熔体单纯熔体( RECl3 )作电解质。作电解质。 对于对于RE而言，可做电解质成分的只有碱金属或碱土而言，可做电解质成分的只有碱金属或碱土金属的氯化物，因为它们在同一熔体中的分解电压比金属的氯化物，因为它们在同一熔体中的分解电压比RECl3高，否则难以制得较纯金属。高，否则难以制得较纯金属。 Chongqing University of Science and Technology2022-6-2711 Chongqing University of Science and Technology2022-6-2712

9、 电解无水稀土氯化物的电解槽示于图电解无水稀土氯化物的电解槽示于图4-4-1及图及图4-4-2。 以氧化物为原料，图以氧化物为原料，图4-4-6为电解制取稀为电解制取稀 土金属的电解槽。土金属的电解槽。 4-4-2 下插阴极电解槽下插阴极电解槽 1-石墨阳极；石墨阳极；2-耐火砖槽体；耐火砖槽体；3-铁外壳；铁外壳； 4-电电解质；解质；5-稀土金属；稀土金属；6-铁阴极；铁阴极；7-保温材料保温材料 图图4-4-1 小型上插阴极电解槽小型上插阴极电解槽 1-瓷保护管；瓷保护管；2-阳极导电板；阳极导电板；3-石墨坩埚；石墨坩埚； 4-电解质；电解质；5-钼阴极；钼阴极；6-稀土金属；稀土金属；7-炉衬炉衬 Chongqing University of Science and Technology2022-6-2713 Chongqing University of Science and Technology2022-6-271410-1 试述融盐电解的原理、特征及适用范围。试述融盐电解的原理、特征及适用范围。 10-2 铝电解槽的类型有哪些？各有何优缺点？铝电解槽的类型有哪些？各有何优缺点？ 10-3 阳极电流密度对铝电解技术经济指标的影响如何？阳极电流密度对铝电解技术经济指标的影响如何？ 与哪些因素有关？与哪些因素有关？ 10-4 铝母