熔盐电解法生产金属
镁的冶炼方法
镁的冶炼方法
镁是一种常见的金属元素，具有较低的密度和良好的机械性能，因此在航空航天、汽车、电子等领域有着广泛的应用。
而镁的冶炼方法对于镁的纯度和性能有着重要影响。
下面我们将介绍几种常见的镁的冶炼方法。
首先，我们来介绍镁的熔炼法。
镁的熔炼法是将镁矿或者镁盐在高温条件下熔化，然后通过冷却结晶得到纯净的镁。
这种方法适用于镁矿含量较高的情况，但由于镁的熔点较高，熔炼过程中需要耗费大量能源，且设备成本较高。
其次，还有镁的电解法。
镁的电解法是将镁盐溶解在溶剂中，然后通过电解的方式将镁离子还原成镁金属。
这种方法具有生产效率高、能耗低的优点，适用于镁矿含量较低的情况。
但是电解法对原料的纯度要求较高，且设备投资较大。
另外，还有镁的熔融气相法。
镁的熔融气相法是将镁矿或者氧化镁在高温下与氢气或者碳热还原，生成镁蒸汽，然后通过凝结得到纯净的镁。
这种方法具有生产效率高、能耗低的优点，适用于镁矿含量较高的情况。
但是熔融气相法对原料的纯度要求较高，且设备投资较大。
最后，我们来介绍镁的熔盐电解法。
镁的熔盐电解法是将镁盐溶解在熔盐中，然后通过电解的方式将镁离子还原成镁金属。
这种方法具有生产效率高、能耗低的优点，适用于镁矿含量较低的情况。
但是熔盐电解法对原料的纯度要求较高，且设备投资较大。
总的来说，镁的冶炼方法有多种，每种方法都有其适用的场合和特点。
在实际生产中，需要根据原料的情况、生产规模和经济成本等因素选择合适的冶炼方法，以确保生产的效率和质量。
希望本文介绍的内容能为相关领域的从业者提供一些参考和帮助。
熔盐电解法制取稀土金属
熔盐电解法制取稀土金属熔盐电解法制取稀土金属(preparation of rare earth metal by molten salt electrolysis)在直流电流作用下，含稀土熔盐电解质中的稀土离子在电解槽阴极获得电子还原成金属的稀土金属制取方法。
这是制取混合稀土金属，轻稀土金属镧、铈、镨、钕及稀土铝合金和稀土镁合金的主要工业生产方法。
有氯化物熔盐电解和氟化物熔盐电解两种方法，工业上主要采用前一种方法。
产品稀土金属的纯度一般为95％～98％，主要作为合金成分或添加剂广泛应用于冶金、机械、新材料等部门。
与金属热还原法制取稀土金属相比，此法具有成本较低、易实现生产连续化等优点。
赫里布兰德(w．Hillebrand)等人在1857年首次用稀土氯化物熔盐电解法制取稀土金属。
1940年奥地利特雷巴赫化学公司(Treibacher Chemische Werke A G )实现了熔盐电解制取混合稀土金属的工业化生产。
1973年西德戈尔德施密特公司(Th．Goldschmidt AG)以氟碳铈镧矿高温氯化制得的氯化稀土为原料，用50000A密闭电解槽电解生产稀土金属。
1902年姆斯马(W．Munthman)提出用氟化物熔盐电解法制取稀土金属。
80年代苏联采用这种熔盐电解法在24000A电解槽中电解生产稀土金属。
中国从1956年开始研究氯化物熔盐电解法，现已发展到用1000、3000和10000A电解槽电解生产混合稀土金属和镧、铈、镨等的规模。
70年代初又开始研究氟化物熔盐电解法，80年代用于金属钕的工业生产，现已扩大到3000A电解槽的生产规模。
氯化物熔盐电解以碱金属和碱土金属氯化物为电解质，以稀土氯化物为电解原料的熔盐电解方法，从阴极析出液态稀土金属，阳极析出氯气。
这种方法具有设备简单、操作方便、电解槽结构材料易于解决等特点，但也存在氯化稀土吸水性强、电流效率低等问题。
RECI3 - KCl是目前较理想的电解质体系，由于NaCI比KCI价廉，所以RECI3 - KCI - NaCl 三元系也是工业上常用的电解质体系。
熔盐电解法制备金属钛
03
适宜的电解时间应根据电极材 料、熔盐组成、电流密度和电 解温度等因素来确定。
04 熔盐电解法制备金属钛的 优缺点
优点
高效率
熔盐电解法是一种高效的制备金属钛的方法，能够在相 对较短的时间内生产大量的钛。
高纯度
通过熔盐电解法制备的金属钛纯度高，适用于高端制造 业和航空航天领域。
ABCD
低能耗
该方法使用的能源相对较低，有助于降低生产成本和减 少环境污染。
3
电解温度的选择通常根据熔盐的物理化学性质、 电极材料的耐热性和电解槽的设计等因素来确定。
电解电压
01
电解电压是熔盐电解法制备金属钛的另一个关键参数，它决 定了电解过程的能量消耗。
02
降低电解电压可以提高电解效率，减少能源消耗，同时降低 环境污染。
03
电解电压的选择与电极材料、熔盐组成、电流密度和电解温 度等因素有关。
优化。
应用前景
航空航天领域
钛合金具有高强度、低密度等优点，在航空航天领域有广 泛应用，熔盐电解法制备金属钛有望成为该领域的重要原 料来源。
能源领域
钛合金在高温和腐蚀性环境下具有优良的耐久性，可用于 制造核反应堆、太阳能热电站等能源设施的关键部件。
汽车工业
随着环保意识的提高，汽车工业正在寻求轻量化材料，钛 合金作为一种高性能材料，有望在汽车工业中得到广泛应 用。
电解过程
01
将电解熔盐加热至适宜的温度，并通入直流电进行电
解。
02
在电解过程中，阳极上二氧化钛发生氧化反应生成钛
离子，阴极上钛离子得到电子还原成金属钛。
03
控制电解参数如电流密度、电解温度和时间，以获得
高质量的金属钛。
金属钛的收集与处理
氧化物熔盐电解法制取金属钕
氧化物熔盐电解法制取金属钕1. 金属钕生产工艺以氟化钕为原料的钙热还原法生产周期短、产品质量稳定。
无论还原或蒸钙铸锭都要在中频炉中进行，设备投资高。
如果氟化钕的湿法生产过程中极难度过滤的问题得到解决氟化钕的成本低于氧化钕的成本，这个方法必然显示出它的生命力。
为适应以氯化钕为原料而进行电解，最好加入镁来降低阴极产品的熔点，使其在钕的熔点以下进行，减少氯化物电解质的挥发损失。
这对于具备氯化钕生产能力的稀土厂是有益的。
据称采用这种方法生产的钕也能满足钕铁硼生产要求。
因为含氧高，在建立钕的国标时，只好认为是需另订一种标准的产品，行家们还认为氯化物易于吸潮，电解持久性差，且放出有害的氯气，为其不足之处。
因而缺乏竞争力，个别厂家用氯化钕为原料，电解钕铁合金，自用于钕铁硼的生产，所生产的钕铁合金成分的一致性差。
用氧化钕作为原料，以氟化物为电解质，采用熔盐电解法生产金属钕，因氟化物沸点高，可在钕的熔点以上惊醒电解。
该法设备投资少，工艺简单，国内很多地方引进研究单位的技术，一哄而上，出现了产大于销，竞相出口，亏本销售，以次充好的局面，导致有些单位无法生存下去。
2. 氧化物电解钕生产2.1 设备氧化物电解钕用调压器、整流器配套，提供电解的直流电。
整流器为硅整流，最大输出电压为36伏，电流为3000安培。
也有采用72伏输出，两台电解槽串联电解。
这样不仅主电路复杂化，而且因炉子运行情况不一，给操作带来困难，但其好处是升温快。
我们在生产实践中也遇到升温的困难，主要是由于电解质的导电性不好所致，调整电解质的组成很容易得到解决。
否则，就是把温度升上去了，电解效果也不会好。
电解槽的正常电解电流有一千多安培和二千多安培两种规模。
前者日产金属钕30公斤左右，后者日产量可达50公斤。
2.2 原料和电解质氧化钕为草酸盐煅烧所得，可满足国标规定要求，实践证明国标中未作规定的含碳和氯根必须加以严格控制，若因贮存使灼碱超标并不影响点解效果。
熔盐电解法制备超细AlZr金属间化合物颗粒的方法[发明专利]
![熔盐电解法制备超细AlZr金属间化合物颗粒的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/67e3cbc1bd64783e08122b2c.png)
专利名称：熔盐电解法制备超细AlZr金属间化合物颗粒的方法专利类型：发明专利
发明人：王兆文,陈丽羽,石忠宁,高炳亮,胡宪伟,杨酉坚
申请号：CN201811174013.5
申请日：20181009
公开号：CN109055997A
公开日：
20181221
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于材料制备技术领域，尤其涉及一种熔盐电解法制备超细AlZr金属间化合物颗粒的方法。
该方法包括如下步骤：S1、将电解质加热至熔融状态，并以铝液为阴极，以碳为阳极，电解制备难熔铝锆合金；所述电解质成分为NaF·AlF、CaF和ZrO；S2、将步骤S1中制备的铝锆合金与碱性溶液进行反应，待反应结束后过滤，得到滤渣；S3、将步骤S2中得到的滤渣与酸性溶液混合，在超声条件下反应，过滤得到AlZr金属间化合物。
该方法采用熔盐电解法制备AlZr金属间化合物，工艺简单、操作方便，制备得到的AlZr金属间化合物粒径小、纯度高。
申请人：东北大学
地址：110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路195号
国籍：CN
代理机构：北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：韩国胜
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金属的熔盐电解
金属的熔盐电解金属的熔盐电解是一种重要的化学过程，广泛应用于金属提取、电镀、电解制氯等领域。
在金属的熔盐电解过程中，金属离子在高温高浓度的熔盐中被还原成金属，同时在电极上发生氧化反应。
本文将从熔盐的特性、电解过程和应用领域等方面介绍金属的熔盐电解。
一、熔盐的特性熔盐是指在高温下呈液态的盐类物质。
由于熔盐具有较低的熔点和较高的电导率，使其成为金属的理想溶剂。
常用的熔盐有氯化钠、氯化钾等。
熔盐的特性决定了它能够在高温下提供足够的离子导电能力，为金属的熔盐电解提供了条件。
金属的熔盐电解是利用电流通过熔盐溶液，使金属阳极溶解，阴极析出金属的过程。
在金属的熔盐电解中，电流的作用下，金属离子在熔盐中向阴极移动，并接受电子转化为金属原子，同时在阳极上发生氧化反应，金属原子溶解成金属离子。
通过这一过程，金属离子被还原成金属，从而实现了金属的提取或电镀等目的。
三、金属的熔盐电解应用领域1. 金属提取：金属的熔盐电解是一种常用的金属提取方法。
例如，铝的生产就采用了铝熔盐电解法，通过电解氧化铝熔盐溶液，从中提取纯铝金属。
2. 电镀：金属的熔盐电解也被广泛应用于电镀行业。
通过电解金属盐溶液，将金属离子沉积在导电基材上，形成均匀且致密的金属镀层，以提高材料的防腐性和美观性。
3. 电解制氯：氯气是一种重要的化工原料，广泛应用于制药、化肥等行业。
电解氯化钠溶液是制备氯气的主要方法之一，通过熔盐电解可以高效地制备氯气和氢气。
金属的熔盐电解具有以下优点：1. 可以高效地提取金属，提高资源利用率。
例如，铝熔盐电解法相对于传统的冶炼方法，能够节约能源和原材料，降低生产成本。
2. 可以获得纯度较高的金属产品。
金属的熔盐电解可以实现对金属离子的选择性还原，从而获得纯度较高的金属产品。
3. 可以实现自动化生产。
金属的熔盐电解可以通过控制电流和电压等参数，实现对电解过程的精确控制，从而实现自动化生产。
金属的熔盐电解是一种重要的化学过程，广泛应用于金属提取、电镀、电解制氯等领域。
第十章_熔盐电解
熔盐电解时在熔融电解质一衬里界面上呈现另一界面张力，是熔盐在毛细吸力的影响
下与往衬里（如铝电解槽的碳阴极块内部）渗透，熔盐这种吸入作用的强度决定于毛细压
力：
2 cos P r
式中 θ——熔盐的润湿角；
（10 - 4）
σ——熔盐（电解质）与气相界面上的表面张力：
r——毛细管（孔隙）的半径；
可以看出，熔体向毛细管内的渗入程度，不仅与孔隙的大小有关，而且和熔体对固相的润
熔盐是不含有惰性溶剂的离子液体。因此，从某种意义上讲，熔盐中的迁移现象比水 溶液体系更为简单，如对纯盐就不存在扩散现象。
但是在熔盐电化学中经常用到自扩散的概念。所谓自扩散是指示踪离子在同种普通离 子熔盐中的扩散。例如，将放射性的 22Na+离子加入到普通的 NaCl 熔盐中，使之形成 的浓 度梯度，此时便会出现 22Na+在 NaCl 熔盐中的扩散，这种示踪离子在与自身化学性质相同 的离子盐中的扩散叫作自扩散，其扩散系数叫作自扩散系数。 两种或多种盐类混合时，可能出现不同离子间的浓度差，这时出现的扩散现象称为互扩散， 相应的扩散系数叫作互扩散系数。
工业上用熔盐电解法制取碱金属和碱土金属的熔盐电解质多半是卤化物盐系，如制取 铝的电介质是冰晶石（Na3AlF6）和氧化铝等组成的。因此，在讨论熔盐的盐系的物理化 学性质时，将主要涉及到由元素周期表中第二、第三族有关金属的氯化物、氟化物和氧化 物组成的盐系。
盐系的熔度图
由不同的盐可以组成不同的熔盐体系， 这些熔盐体系将具有不同的熔度图。 在碱金属卤化物组成二元盐系中，可以归类 成具有二元共晶的熔度图，有化合物形成的 二元熔度图，液态、固态完全互溶的二元系 熔度图和液态完全互溶、固态部分互溶的二 元系。
图 10-5
金属镉的制备及其应用研究
金属镉的制备及其应用研究金属镉是化学元素镉的一种物理形态，具有优良的导电性能和化学稳定性，在电子工业和光电子工业等领域具有广泛应用。
本文将介绍金属镉的制备方法和应用研究进展。
一、金属镉的制备方法目前，金属镉的制备主要有两种方法：熔盐电解法和气相还原法。
1.熔盐电解法熔盐电解法是通过电解二氧化碳-氯化镉溶液来制备金属镉的一种方法。
首先，将氯化镉加入熔化的二氧化碳中形成氯化镉溶液。
然后，将氯化镉溶液放入电解槽中，通电进行电解。
在电解的过程中，电解槽的温度需要保持在650摄氏度以上，以确保氯化镉溶液的熔化状态。
经过电解反应，金属镉沉积在电解槽的阴极上，而氯离子则在阳极上形成氯气。
该方法制备的金属镉纯度较高，但需要高温条件和氧化镉等预处理步骤。
同时，该方法也存在电解效率低、氯气污染等缺点。
2.气相还原法气相还原法是通过还原镉氧或氧化镉等化合物来制备金属镉的一种方法。
气相还原法包括多种细节步骤，例如控制反应气氛、温度和反应时间等。
一般的制备过程涉及还原反应和反应前后的薄膜处理。
具体来说，制备过程是在氢气和氮气的混合气氛中，将镉氧或氧化镉等化合物加热至一定温度，使其还原成金属镉。
同时，制备过程中需要进行薄膜处理，以保持金属镉的纯度和光学性能。
该方法制备的金属镉纯度较高，且操作简单。
但需要优化反应条件和控制反应气氛等细节因素。
二、金属镉的应用研究进展1.电子工业金属镉是一种制造直女管发射极的重要原材料。
直女管是一种传统的电视机显像管，其发射极需要具备良好的电子发射性能和长寿命。
金属镉在制造直女管发射极或其他电子元器件时便起到关键作用。
2.光电子工业金属镉在LED和激光二极管等光电器件中广泛使用。
这些光电器件通常需要在复杂环境条件下工作，因此金属镉在电子发射性能、长寿命和抗氧化性等方面的特性使其成为优良的光电材料。
3.医学领域金属镉在医学领域中也有一定应用。
例如，铷-镉源用于治疗癌症、射线保健和暴露监测等。
此外，铷-镉源也用于放射性元素的测量和校准。
第四章稀土的熔盐电解制备金属
25.5 26.5 26.2 27.1 27.0 27.4 27.2 28.5 27.1 27.4 28.5 27.5 27.2 28.1 27.0 25.8 27.0
4.2.2稀土熔盐电解相图：氟化物–氧化物体系
4.2.3稀土熔盐电解质密度
电解质与稀土金属、泥渣之间的密度差异 越大，则越有利于他们的彼此分离。
b共析出电解:
指两种或者两种以上的金属离子在阴极上共同析出并合金化 制取合金的方法
最基本的条件： 合金组分的离子析出电位相近, 承接方式：决定于合金与熔体的密度
以Y-Mg合金为例： 以钼或钨为阴极，电解质熔体：YF3-LiF; 原料：Y2O3-MgO 阴极反应：Y3++3e→Y（s）；Mg2++2e → Mg （l） （l）； Y （s）+ Mg （l） → Yx Mg y (l)(合金化)
（2）熔盐方面：氯化物熔盐系;（资源原料优 势） LiF－ＲＥＦ３ －ＲＥ２Ｏ３ 熔盐系（工艺、环保优势）
（3）电解槽型方面：
向大型、密闭、自动加料，虹吸出金属、回收利 用废气等方向发展
10000 A氟 盐体 系电 解槽
虹吸出炉
4.2 稀土熔盐电解相关物理化学性质
4.2.1稀土金属热化学性质
n’=NaF/LiF
NdF3%=70%
n‘=NaF/LiF t=1050℃
Nd2O3-NdF3-LiF的电导率与Nd溶解度的回归方程 （稀有金属与硬质合金，2006）
4.2.5稀土熔盐电解熔盐粘度
熔盐的粘度对电解稀土金属和合金有较大 的影响 熔盐粘度大，金属不易同电解质分离， 阳极气体不易从阳极排除，也不利于泥渣 沉降，更有碍于电解质循环和离子扩散， 因此严重影响电解过程的传热、传质。 粘度与温度和氧化稀土的浓度有关。
熔盐电解法制备镨钕铈合金的研究
•90•有色金属（冶炼部分）（http://ysyl_ bgrimm. cn)2021年第4期doi：10. 3969/j. issn. 1007-7545. 2021. 04. 015熔盐电解法制备镨钕铈合金的研究于兵，刘玉宝，张全军，黄海涛，康佳，闫奇操(包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室，内蒙古包头014030)摘要：利用500 A规模电解槽，在氟化锂-氟化镨钕-氟化铈熔盐体系中，以氧化铈与氧化镨钕混合物为电解原料，制备了不同金属配分的镨钦铈合金。
研究了不同电解质组成、电解温度（980〜1060 °C)以及加料速度对电解过程的影响。
研究表明，电解质组成是控制合金中金属配分的关键因素，同时电解温度对金属配分的影响不大。
但电解温度偏低或者加料速度偏慢会使电解质液面上升，导致“熔盐外溢”现象的发生。
关键词：熔盐电解；镨钕铈合金；电流效率中图分类号：T n3;T G146. 4+ 5 文献标志码：A 文章编号：1007-7545(2021)04-0090-06Preparation of Pr-Nd-Ce Alloys by Molten Salt ElectrolysisY U B in g,L IU Y u-b a o,Z H A N G Q u a n-ju n,H U A N G H a i-ta o,K A N G J ia,Y A N Qi-cao(S ta te K eyLaboratory of Bayan Obo Rare E arth Resource Research and Com prehensive U tilization,Baotou Research Institute of Rare E arths,B aotou 014030, Inner M ongolia,C hina)Abstract：Different compositions of Pr-N d-C e alloys were prepared by m olten salt electrolysis in lithium fluoride-praseodym ium neodym ium fluoride-cerium fluoride system. 500 A scale electrolytic cell was used as a power s o u rc e,a n d cerium oxide and praseodym ium neodymium oxide were used as raw materials. Effects of electrolyte co m position，tem p eratu re ( 980 — 1 060 °C) and feed rate on electrolysis process were studied. T h e results show th at electrolyte composition is the key to control stability of metal composition. H o w e v e r, tem p eratu re has little effect on metal composition. A low tem perature or slow feed rate will bring increase of electrolyte liquid level.Key words：m olten salt electrolysis；Pr-N d-C e allo y s；current efficiency随着我国科技行业苗壮成长，稀土永磁材料作为新兴战略性产业，在信息技术、通讯电子、风力发电、国防等领域中扮演着举足轻重的角色[1〜。
熔盐电解法
熔盐电解法
熔盐电解法是一种利用高温、高压条件下熔融盐体中的离子进行
电解的方法，被广泛应用于金属加工、冶炼和纯化领域。
熔盐电解法的主要特点是使用高温高压条件下的熔融盐体作为电
解质，在常规电解法难以实现的情况下依然可以完成电解。
此外，熔
盐电解法可以实现高度纯度的金属制备，同时也能够处理粘稠、难以
分解的金属材料。
熔盐电解法在金属制备方面具有广泛的应用，如钨、铝、锂、铅、锡、钴、镍等。
其中，铝是最典型的应用之一，熔盐电解法是制备高
纯度铝的主要方法之一。
采用这种方法可以实现高效、低成本、高效
率的生产过程，同时还可以减少环境危害和资源浪费。
熔盐电解法具有高效、简便、经济、环保等优点。
虽然有一些技
术难点需要克服，但是它的应用前景依然非常广阔，被广泛用于汽车
制造业、建筑业、国防事业等领域，是促进国家经济发展和提升国家
科技实力的重要手段之一。
为了更好地发挥熔盐电解法在金属制备、冶炼和纯化方面的作用，我们需要加强对其技术研发和实践应用的投入，同时进一步完善相关
制度和政策，加大环保和节能方面的创新，以推动熔盐电解法技术的
创新和发展。
这样才能更好地促进我国金属产业的发展，同时也将为
全球金属制造业的发展做出贡献。
钠电提纯工艺
钠电提纯工艺主要涉及去除金属钠中的杂质，提高其纯度。
以下是几种常见的钠电提纯工艺：
1. 熔盐电解法：熔盐电解法是目前工业上普遍采用的制取金属钠的方法。
在食盐（即氯化钠）融熔液中加入氯化钙，通过电解在阴极生成金属钠，在阳极生成氯气。
然后经过提纯成型，用液体石蜡进行包装。
2. 氧化钙或氢氧化钙去除杂质：可以通过添加NaO2、水蒸气等与之反应生成CaO或Ca(OH)2等颗粒杂质去除。
例如，MSSA公司的P·夫拉啻尔在静止的混合器中液态钠与惰性气体接触，在温度等于或者高于150℃时利用惰性气体中所含的微量水蒸汽对钙进行氧化生成氢氧化钙从而去除杂质。
3. 氧化钙去除杂质：邢朝青通过把工业级金属钠和过氧化钠在反应器中混合均匀，然后将温度控制在300℃～350℃之间，在不断搅拌的条件下充分反应15～30h，使钠中的钙杂质生成氧化钙，从而去除杂质，提纯金属钠。
4. 冷阱法：通过加热待提纯的金属钠，当高温的金属钠流过有金属网填充的冷阱时，由于温度突降杂质的溶解度呈指数下降，从而使金属钠中的杂质析出并沉积在金属网上，达到去除杂质的目的。
以上方法仅供参考，在实际操作中可能需要根据具体情况进行调整和优化。
工业制镁的方法
工业制镁的方法一、前言镁是一种重要的金属元素，它具有轻质、高强度、耐腐蚀等特性，因此被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
工业制镁是指将天然镁矿石或海水中的镁盐提取出来，并经过一系列的工艺流程加工成为纯度较高的金属镁。
本文将介绍几种常见的工业制镁方法。
二、熔盐电解法熔盐电解法是目前最常用的工业制镁方法之一。
该方法适用于海水和地下水中含有较高浓度的氯化镁和硫酸镁的情况。
具体步骤如下：1. 将氯化钠和氯化钾混合在一起，加入到反应釜中，并加热至500℃左右，使其形成液态状态。
2. 将氯化铝和氟化铝混合在一起，加入到反应釜中，并搅拌均匀。
3. 将氧化铝粉末加入到反应釜中，并搅拌均匀。
4. 在反应釜中通入氢气，使其与上述物质发生反应生成镁气。
5. 将镁气通过管道输送到另一个反应釜中，其中放置有液态铅和氯化钠，使其与铅发生反应生成金属镁。
6. 将金属镁从反应釜中取出，并经过一系列的加工流程，得到纯度较高的工业制镁。
三、热还原法热还原法也是一种常见的工业制镁方法。
该方法适用于天然镁矿石含量较高的情况。
具体步骤如下：1. 将天然镁矿石粉末加入到反应釜中，并加入适量的碳粉末。
2. 在反应釜中通入氮气，使其与上述物质形成惰性气氛。
3. 加热反应釜至高温状态，使其发生还原反应生成金属镁。
4. 将金属镁从反应釜中取出，并经过一系列的加工流程，得到纯度较高的工业制镁。
四、水解法水解法是一种比较新颖的工业制镁方法。
该方法适用于含有较高浓度硫酸盐和硝酸盐的地下水和尾水。
具体步骤如下：1. 将含有硫酸盐和硝酸盐的水样加入到反应釜中，并加入适量的氢氧化钠。
2. 加热反应釜至高温状态，使其发生水解反应生成氢氧化镁。
3. 将氢氧化镁从反应釜中取出，并经过一系列的加工流程，得到纯度较高的工业制镁。
五、结语以上三种工业制镁方法是目前比较常见的几种方法。
不同的方法适用于不同情况下的镁矿石或海水。
在实际生产中，还需要根据具体情况选择合适的工艺流程进行加工。
稀土氧化物熔盐电解
稀土氧化物熔盐电解
稀土氧化物熔盐电解是一种用于稀土金属提取和精炼的工艺方法。
稀土金属是一组具有特殊化学和物理性质的元素，广泛应用于许多高科技产业。
熔盐电解是一种重要的工艺路线，可以高效地从稀土氧化物中提取纯度较高的稀土金属。
该工艺的主要步骤如下：
原料准备：首先，将稀土氧化物作为原料，并进行预处理，如研磨和烧结，以提高反应效率。
熔盐制备：选择适当的熔盐体系作为电解液，通常采用氯化钠和氯化钙等盐类混合物。
将盐类溶解在高温下，形成熔融的盐体系。
电解反应：将预处理的稀土氧化物作为阴极放入熔盐中，同时使用铯或锶金属作为阳极。
在电解过程中，通过施加适当的电压和电流，促使稀土氧化物的离子在熔盐中电化学还原，从而得到金属稀土。
产物处理：经过电解反应后，金属稀土沉积在阴极上，需要进行进一步的处理和提纯。
通常采用热处理、电熔、真空蒸馏等方法，以去除杂质和提高纯度。
稀土氧化物熔盐电解工艺具有高效、环保的优点，可以实现稀土金属的高纯度提取和精炼。
然而，熔盐电解也面临着能耗较高、设备要求严格等挑战，因此在实际应用中需要综合考虑经济性、技术可行性和环境影响等因素。
熔盐电解法生产金属讲解
金属钛的生产
Electroslag refining (ESR) process
Using an electronconductive CaF2-CaO-based molten oxide in which TiO2 dissolved
（1778-1829）
导论
• 水溶液电沉积的局限性:水溶液电解质的电 化学窗口较小，只有少数金属可从水溶液 中电沉积出来。
• 例如
– 在低活化过电位和高电流效率的情况下：Mn、 Ni、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Pb、Ag、Au 和Sn
– 在低电流效率和高活化过电位的情况下：铂族 金属
导论
金属镁
• Electrochemical methods
• Thermal reduction methods
Overall reaction: MgCl2 →Mg + Cl2 –Anode Reaction: 2 Cl- → Cl2 + 2 e–Cathode Reaction: Mg2+ + 2 e- → Mg
高硬度
耐热冲击
金属钛的生产
• Titanium production by molten salt electrolysis
• Titanium is currently produced by the Kroll process
• Only calcium and rare earth metals can reduce the residual oxygen to less than 1,000 mass ppm
熔盐法制取金属镁的原理
熔盐法制取金属镁的原理
熔盐法制取金属镁的原理是利用镁在高温下与氯化钠（NaCl）反应生成氯化镁（MgCl2），然后通过电解氯化镁得到金属镁。
具体步骤如下：
1. 将镁矿石经过矿石的预处理工序，如破碎、浸泡等，得到含有镁的镁矿渣。
2. 将镁矿渣与氯化钠等氯化剂混合，然后加热至高温（约
700-800摄氏度），使镁与氯化钠反应生成氯化镁。
3. 氯化镁溶解在熔融状态下的盐中，通通电进行电解。
4. 在电解过程中，氯化镁在阴极上还原生成金属镁，而氯化物离子在阳极上氧化生成氯气。
5. 通过适当处理，从电解产物中分离出金属镁。
熔盐法制取金属镁的优点是高效、能耗低，并且可以利用一些含硫杂质的镁矿石。
熔盐法制取金属镁的原理还有一些补充说明：
在熔盐法中，选择适当的熔盐是很重要的。
常用的熔盐包括氯化钠（NaCl）和氯化钾（KCl）。
熔盐的作用是提供离子导电
的介质和促进反应的媒介。
镁矿渣与氯化钠在高温下进行反应生成氯化镁的反应方程式如下：
MgO + 2NaCl ⟶ MgCl2 + Na2O
然后，进行氯化镁的电解反应方程式如下：
2MgCl2 ⟶ 2Mg + Cl2
在电解过程中，金属镁被还原到阴极上生成金属镁，而氯化物离子在阳极上被氧化生成氯气。
熔盐法制取金属镁的关键是控制电解过程中的温度、电流密度、电解时间和盐的成分等参数。
这些参数的调控可以影响镁的纯度和产量。
总体而言，熔盐法制取金属镁的原理是通过熔融状态下的氯化镁电解得到金属镁。
这种方法具有高效、能耗低的特点，是工业化制取金属镁的常用方法之一。
熔盐电解制取稀土金属的基本原理
㈠电离现象 一根电线为什么会导电，金属导电是由于金属中自由电子的定向移动 传送了电荷，为什么熔融电介质也能导电呢？实践证明，固体状态氟 化稀土和氟化锂、钡，基本上都不导电，而在稀土电解温度下的熔融 电介质却具有良好的导电性，这因为熔融电介质能解离出一些带电荷 的离子，带正电荷的阳离子 Re3+和 Li+，带负电荷的阴离子 F-熔盐电介 质就是依靠这些带正、负电荷的离子来传送电荷的。有些物质在固体 状态下并不导电，但是将它们溶于水或加热熔成熔体，它们的水溶液 或熔体就可以导电。电介质溶液和熔体能解离成带正负电荷离子的现
流通过，也就是说在电介槽的两极上几乎没有电离现象，只有当外加 电压达到一定的数值之后，才能进行电解。这个为了保证物质分解并 在电极上获得电解产物所需要的最低电压叫做分解电压，不同的物质 具有不同分解电压。 ㈢比电导 如前所述，第二类导体也具有阻止电流通过的阻力，也就是说，它具 有一定的导电率。其规定为在面积为 1 平方厘米，而距离为 1 厘米的 阳阴极之间，1 立方厘米体积电介质导电率称为电介质的比电导。比 电导就是电阻的倒数，所以比电导的单位是欧姆-1·厘米-1，而第二 类导体的导电率随温度的升高而升高，电介质的电导率尚与物质在溶 液或熔融物中的浓度有关。 ㈣法拉第定律 法拉第定律是：每析出 1 克当量的任何一种元素所要求通过的电量都 是 96500 库仑。现将其定义详细解释如下： 当电流通过电介质时，在电极上析出物质的量总是与电流强度及电流 通过的时间正比。G=CIt G——电极上析出物质的量(克) I——电流强度（安培） t——时间（小时） C——电化当量（克/安培·小 时），表示每 1 安培电流在 1 小时内析出的物质量。 众所周知，金属的电子，每个离子必须从电极上 获得(对于阳极则为失去)的电子数目取决于离子价数，例如： 一价钾离子 K+，在阴极上析出必须获得一个电子 K++e→K 二价镁离子，在阴极上析出时必须获得二个电子 Mg2++2e→Mg 三价稀土离子，在阴极上析出时必须获得三个电子 Re3++3e→Re 在化学上物质的原子量除以原子价称为当量，用克为单位，来表示某 物质的重量，当它的克数等于它的当量数时，其克数就是这种物质的 一个克当量，所以 1 克当量钾是 39.09÷1=39.09 克 1 克当量镁是 24.32÷2=12.16 克 1 克当量稀土是 141.3÷3=47.10 克 (141.3 是混合稀土金属的平均原子量) 众所周知，任何元素一克原子中都包含有 6.02×1023 个原子，因此在 电极上析出 1 克原子钾、1 克原子镁、1 克原子稀土就需要分别提供 6.02×1023、2×6.02×1023、3×6.02×1023 个电子，则对钾、镁、 稀土分别析出 1 克原子，1/2 克原子，1/3 克原子，即都是 1 克当量的 金属，由此可见，析出 1 克当量的任何金属都需要在电极上提供 6.02 ×1023 个电子，又因为一库仑电量表示 6.02×1018 个电子所带的电 量，那么在阴极上析出 1 克当量的钾、镁、稀土或其它金属需要电源 供给的电量应该是 6.02×1023／6.02×1018=96500 库仑 于是我们得出这样的结论；析出 1 克当量的任何一种元素所要求通过 的电量都是 96500 库仑，而常用的电流强度单位是安培。1 安培·小
工业上冶炼金属钠的方程式
工业上冶炼金属钠的方程式
在工业上，钠是一种重要的金属，常被用于合金制备、化学试剂和冶金工艺中。
钠的冶炼过程主要通过电解氯化钠溶液来实现。
以下是钠的冶炼方程式：
在阴极上的还原反应：
2Na+ + 2e- -> 2Na
在阳极上的氧化反应：
2Cl- - 2e- -> Cl2↑
综合反应：
2Na+ + 2Cl- -> 2Na + Cl2↑
钠的冶炼通常在熔盐电解槽中进行。
首先，将氯化钠溶解在熔融态的氯化钠中，形成高浓度的钠离子和氯离子溶液。
随后，通过将电流通过电解槽中的正负极，使得钠离子在阴极上还原，而氯离子在阳极上氧化。
在阴极上，钠离子接受两个电子，还原为纯钠金属。
在阳极上，氯离子失去两个电子，形成氯气。
这种熔盐电解法具有高效、高纯度和可持续的特点。
通过控制电流和电压，可以实现钠的高纯度冶炼。
此外，通过循环利用产生的氯气，
还可以降低工艺的环境影响。
钠是一种具有活泼性的金属，在空气中容易与氧气反应生成氧化钠。
因此，在冶炼过程中需要采取一系列的措施来保护钠金属，如在暗处储存、覆盖保护剂等。
总而言之，工业上冶炼金属钠的方程式是2Na+ + 2Cl- -> 2Na + Cl2↑，通过熔盐电解法可以高效、高纯度地制备钠金属。
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导论
• 水溶液电沉积的局限性:水溶液电解质的电 化学窗口较小，只有少数金属可从水溶液 中电沉积出来。
• 例如
– 在低活化过电位和高电流效率的情况下：Mn、 Ni、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Pb、Ag、Au 和Sn
– 在低电流效率和高活化过电位的情况下：铂族 金属
导论
金属镁
• Electrochemical methods
• Thermal reduction methods
Overall reaction: MgCl2 →Mg + Cl2 –Anode Reaction: 2 Cl- → Cl2 + 2 e–Cathode Reaction: Mg2+ + 2 e- → Mg
•• TThheerrmmaall reduction mreedtuhcotdiosn method
•Silicothermic Processes •The Pidgeon Process •The Magnetherm Process •The Bolzano Process
•Aluminothermic Processes •Carbothermic Process
Electrolyte:
MgCl2 15-25 mass% NaCl 55-60 mass%
CaCl2 20-25 mass% CaF2 1 mass% Temperature: 680-700oC
Cathoห้องสมุดไป่ตู้e : Steel
Anode : Graphite
金属镁
•• EElleeccttrroocchheemmiiccaall mmeetthhoodds
熔盐电解法生产金属 Metal Production By Molten Salt
Electrolysis
高炳亮
内容
• 导论 • 轻金属的生产-铝、镁和锂 • 稀土金属的生产-钕 • 难熔金属的生产-钛、钨和钼 • 非金属的生产-硅
导论
• 戴维是第一个采用熔盐电解法制 备金属的人。
– 1806年，戴维从熔融NaOH中电解制 得金属Na
• Anode • Cathode • Current Density • Energy Consumption
LiCl–KCl eutectic
LiCl 400–460°C
Carbon
Mild Steel
LiCl (l)→ Li (l) + 1/2 Cl2 (g) for which E°427°C = 3.6 V Cl– →1/2 Cl2 (g) + e– Li+ + e– → Li (l) 2 A/cm2
金属锂的生产
• 是金属中比重最轻的金属 元素
• 银白色，密度0.534克/厘 米3，熔点180.54℃。沸点 1317℃。
• 充当脱氧剂和脱硫剂 • 火箭燃料的最佳金属之一 • 合金化元素 • 6Li捕捉低速中子能力很强
，可以用来控制铀反应堆 中核反应发生的速度 • 电池中用作阳极材料
金属锂
• Electrolyte • Feed • Temperature • Anode • Cathode • Overall Cell Reaction
• 金属钕的最大用户是钕铁 硼永磁材料
• 在镁或铝合金中添加1.52.5%钕，可提高合金的高 温性能、气密性和耐腐蚀 性，广泛用作航空航天材 料
钕电解
• Electrolyte LiF–NdF3 eutectic
• Feed
Nd2O3
• Temperature 1100–1200°C
• Anode
Carbon
• Cathode
Tungsten
Overall Cell Reaction 2Nd2O3 + 3C→4Nd(l) + 3CO2(g)
Anode
3[NdOF5]4- +1.5C - 6e- = 1.5CO2(g) + 15F-
Cathode
2[NdF6]3-+ 6e- = 2Nd(i) + 12F-
• 邓小平曾说过：“中东有石油，中国有稀土”， 中国是唯一能够提供全部17种稀土金属的国家， 已探明储量为8389万吨(稀土氧化物)，占世界总 储量的56%，居世界第一，是名副其实的“稀土 大国”
钕的生产
• 钕的原子序数60，原子量 144.24
• 钕为银白色金属，熔点 1024°C，密度7.004克/ 厘米3
Density, g/cm3 19.25 10.28 8.57 16.69 21.02 4.506
Young’s Modulus, GPa
411
329
105
186
463
116
Mohs Hardness 7.5 5.5 6.0 6.5 7.0 6.0
35 kWh/kg
金属锂
Fig: Electrolytic preparation of lithium
稀土金属
• 轻稀土包括：镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、 钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)
• 重稀土包括：铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、 铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)和钇(Y)
难熔金属的生产
• 金属钛的生产 • 金属钼的生产
难熔金属
难熔金属具有一些独特的特性：高熔点、抗腐蚀、 耐磨 通常将以下5种金属称作难熔金属：钨(W)、钼(Mo)、 铌(Nb)、钽(Ta)和铼(Re)
W
Mo
Nb
Ta
Re
Ti
Melting point, ℃ 3410 2610 2468 2996 3180 1668
– 1807年，戴维从熔融KOH中电解制 得金属K。
– 1808年，戴维从熔融Ca(OH)2-HgO 混合熔盐中电解制得金属Ca。
– 1808年，戴维从熔融Mg(OH)2-HgO 混合熔盐中电解制得金属Mg。
– 1808年，戴维从熔融钡盐中电解制 得金属Ba。
Sir Humphry Davy 汉弗里·戴维
轻金属的生产
• 金属铝的生产 • 金属镁的生产 • 金属锂的生产
金属镁的生产
• 1808年，英国的戴维，用 钾还原氧化镁，最早制得 少量的镁
• 物理性质：银白色，密度 1.738克/厘米3，熔点 648.9℃，沸点1090℃。
• 常用做还原剂，去置换钛 、锆、铀、铍等金属
• 结构特性类似于铝，具有 轻金属的各种用途，可作 为飞机、导弹的合金材料