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氯化鈣熔鹽電解方法之接觸陰極法電解

時間:2018-08-09   作者:www.514348.com
 氯化鈣經熔鹽電解產出金屬鈣的進程,是工業上出產鈣的首要辦法,包含氯化鈣制取和氯化鈣熔鹽電解兩大環節。氯化鈣熔鹽電解較早選用觸摸陰極法電解,后來改進用液體陰極法電解。
 
 
        觸摸陰極法電解
 
 
        這是拉特瑙(W.Rathenau)于1904年首要選用的辦法。電解質為由CaCl2和CaF2組成的混合物。電解槽內襯炭素或石墨并兼作陽極,陰極用鋼棒。電解時陰極上分出鈣,陽極上分出氯氣。鈣的密度低于熔融氯化鈣,而漂浮在電解質的外表,與鋼制陰極觸摸時冷凝在陰極上。陰極僅能與熔體外表觸摸而不能置于電解質內,以便能人為地在鈣棒外表澆注一層冷電解質,把鈣和空氣離隔,避免鈣的氧化焚燒。跟著電解的進行,陰極不斷相應提高,鈣在陰極底部構成一個胡蘿卜形的棒狀物。電解開端,陰極下面的電解質歡騰,發生鈣珠,鈣珠一觸摸到陰極冷外表就被冷凝,并粘在陽極上面。跟著陰極的提高,陰極下面從頭生成新的鈣珠。這樣,陰極鋼棒只是在電解的***初起陰極效果,以后則是用鈣棒自身作為陰極。鈣棒長度可長到500mm。
 
 
        觸摸陰極法電解出產鈣要求質料CaCl2 含水重量少,因為水分首要被電解,在陰極上分出氫氣,下降電流效率;在陽極上分出的氧氣會損壞陽極,發生的碳粒進入電解質中生成碳化鈣,給電解作業形成困難。電解質中的雜質也會使電解作業惡化,當電解質的CaO含量超越0.25%時,電解槽內便發生電解渣,嚴峻時電解進程便無法進行。
 
 
        氯化鈣電解溫度控制在1053~1083K。電解溫度過高,金屬鈣會漂浮起來,一部分焚燒,一部分溶解于CaCl2中生成CaCl,導致電流效率下降,并使電解突變粘,電導率下降,呈現這種狀況時就有必要替換電解質。此外,電解溫度高還會引起陰極鈣棒局部過熱,過熱的鈣會與空氣中的氮效果生成氮化鈣。電解溫度過低,金屬鈣與電解質膠結在一起成為海綿狀金屬滴分出?赏ㄟ^升降陰極棒來調整電解溫度。為使電解正常進行,有必要選用高的陰極電流密度(40~60A/cm2 )和高的槽電壓(20~30V),這就是觸摸陰極法電解出產鈣產值低和電耗高的原因。
 
 
        觸摸陰極法電解的電解槽直徑為400mm、高350mm、電流強度1000~1200A、槽電壓25V,電解槽槽殼由鋼板制成,內部側壁用8塊炭塊、槽底用整塊炭塊砌成內襯,砌縫用熱炭糊填充,槽殼與炭塊之間填充保溫材料。電解槽上面的吊掛裝置上固定有直徑60mm的陰極鋼棒,陰極可通過手輪上下移動,也可在整個電解槽寬度上作輻射方向平移。電解槽在發動前有必要進行枯燥,然后注入熔融氯化鈣。將陰極降到電解槽內并與電解質嚴密觸摸,通入600A電流。在電解槽內溫度到達1073K,電流強度至1000A、槽電壓為25A 時開端電解。電懈進程中,電流強度由1000A提高到1200A,并需定時往電解槽內參加塊狀無水氯化鈣。電解結束時取下陰極上的鈣棒,然后將陰極從頭安好,持續電解。產出的陰極鈣棒純度為97%~98%,含有鐵、錳、鋁、硅等雜質及少數電解質,需經真空蒸餾提純處理。觸摸陰極法出產鈣因為存在質料消耗大、產值低、金屬鈣在電解質中的溶解度高、電流效率低(***高40%~50%),所需勞動力多和本錢高級問題,逐步被液體陰極法電解所替代。
 
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