第十章熔盐电解 关于各种三元盐系熔体的密度,已积 累了相当多的实验数据。图10-5为KCl NaCl-MgCl2系熔体在973K时的密度等 温线。从图10-5可以看出,熔体密度由 一纯KCl向含有40~50%(mol)KCl的熔体 方向增大到160-165g·cm3,并且继续 向MgCl2方向增大 熔盐的密度通常是随着温度的升高 图10-5KC1-NaCl- MgCl系熔体的密度等温线 (各组分含量为摩尔百分数) 而减少的
关于各种三元盐系熔体的密度，已积 累了相当多的实验数据。图10 - 5 为 KCl - NaCl - MgCl2系熔体在 973K 时的密度等 温线。从图 10 - 5 可以看出，熔体密度由 纯 KCl 向含有 40~50%（mol）KCl 的熔体 方向增大到 1.60~1.65g·cm - 3，并且继续 向 MgCl2方向增大。 熔盐的密度通常是随着温度 的升高 而减少的。 图 10-5 第十章 熔盐电解
第十章熔盐电解 (3)熔盐粘度 粘度与密度一样,是熔盐的一种特性。粘度与熔盐及其混合熔体的组成和结构有一定 关系。因此,研究熔盐的粘度可以提供有关熔盐结构的概念。应当指出,粘度大而流动性 差的熔盐电解质不适合于金属的熔盐电解,这是因为在这种熔体当中,金属液体将与熔盐 搅和而难于从盐相中分离岀来。此外,粘滞的熔盐电解质的电导往往比较小。因此,在熔 盐电解中,需选择熔盐成份,使得其粘度小流动性好,可保证熔盐电解质导电良好并能保 证金属、气体和熔盐的良好分离 熔盐的粘度与其本性和温度有关,对大多数熔盐而言,粘度随温度的变化的关系遵循下 列指数方程 n=AeRr 从熔盐的离子本性看,熔盐的粘度决定于淌度小的阴离子。凡结构中以淌度小,体积 大的阴离子为主的熔体,熔体的粘度将增高。例如,673.15K时,熔融KNO3和K2CrOr的 粘度分别等于00020Pa·s和0.001259Pa·s。粘度增高的原因是由于Cr2O2比NO3 的体积较大而淌度又较小的缘故
(3)熔盐粘度 粘度与密度一样，是熔盐的一种特性。粘度与熔盐及其混合熔体的组成和结构有一定 关系。因此，研究熔盐的粘度可以提供有关熔盐结构的概念。应当指出，粘度大而流动性 差的熔盐电解质不适合于金属的熔盐电解，这是因为在这种熔体当中，金属液体将与熔盐 搅和而难于从盐相中分离出来。此外，粘滞的熔盐电解质的电导往往比较小。因此，在熔 盐电解中，需选择熔盐成份，使得其粘度小流动性好，可保证熔盐电解质导电良好并能保 证金属、气体和熔盐的良好分离。 熔盐的粘度与其本性和温度有关，对大多数熔盐而言，粘度随温度的变化 的关系遵循下 列指数方程： RT E A e = 0 从熔盐的离子本性看，熔盐的粘度决定于淌度小的阴离子。凡结构中以淌度小，体积 大的阴离子为主的熔体，熔体的粘度将增高。例如，673.15K 时，熔融 KNO3 和 K2Cr2O7 的 粘度分别等于 0.0020Pa·s 和 0.001259 Pa·s 。粘度增高的原因是由于 2− Cr2O7 比 − NO3 的体积较大而淌度又较小的缘故。 第十章 熔盐电解
第十章熔盐电解 表10-1部分盐类的粘度值 盐类 温度,K粘度,Pa·s盐类 温度,K 粘度,Pa·s 0 0.001810LiNO3 0.006520 Nacl 1089 0.001490 a AgCl 876 0.001606 KNO3 673 0.002010 LAgI 0.03026 AgNO 517 0.003720 KCI 1073 0.001080NaOH 623 0.004000 0.1140KOH 0.002300 KBr 0.001480K2Cr2O7673 0.012590 DCL2 771 0.005532MgCl2 1081 0.004120 PbB 645 0.010190CaCl2 11073 0.004940 533 10.03200Na3AHF61273 0.002800
表 10 - 1 部分盐类的粘度值 盐类 温度，K 粘度，Pa·s 盐类 温度，K 粘度，Pa·s LiCl 890 0.001810 LiNO3 533 0.006520 NaCl 1089 0.001490 NaNO3 589 0.002900 AgCl 876 0.001606 KNO3 673 0.002010 AgI 878 0.03026 AgNO3 517 0.003720 KCl 1073 0.001080 NaOH 623 0.004000 NaBr 1035 0.111420 KOH 673 0.002300 KBr 1013 0.001480 K2Cr2O7 673 0.012590 PbCl2 771 0.005532 MgCl2 1081 0.004120 PbBr2 645 0.010190 CaCl2 1073 0.004940 BiCl2 533 0.032000 Na3AlF6 1273 0.002800 第十章 熔盐电解
第十章熔盐电解 对于熔度图上有最高点(相当于在结晶 时有化合物形成而熔体中有相应的配合离子 形成)存在的二元体系而言,粘度等温线将 不是平滑曲线,而是有相当于这些化合物的奇 异点出现。例如,在NaF-AlF3系中,粘度 等温线上有最高点,如图10-7所示。这显然 与冰晶石熔体排列最规则和堆积最紧密有关, 在此情况下,熔体质点从一个平衡位置移动到 另一个平衡位置较困难,因而使熔体的流动性 发入 降低,粘度增大 三元系粘度图也有很多研究结果可以参 考。图10-8给出了KCl-NaCl-MgCl2系粘 图108K-Na-MgC2系熔体在70Cc时的粘度等温线度等温线。从该图可以看出,粘度KCl角和 (各组分含量为摩尔百分数,单位为×0.1Pa“s NaCl角向MgCl2角共同增大,并且在相当于 熔体结晶形成化合物KCl·MgCl2的成份区域 中升高,这是由于熔体中有存在的缘故
对于熔度图上有最高点（相当于在结晶 时有化合物形成而熔体中有相应的配合离子 形成）存在的二元体系 而言，粘度等温线将 不是平滑曲线，而是有相当于这些化合物的奇 异点出现。例如，在 NaF - AlF3 系中，粘度 等温线上有最高点，如图 10 - 7 所示。这显然 与冰晶石熔体排列最规则和堆积最紧密有关， 在此情况下，熔体质点从一个平衡位置移动到 另一个平衡位置较困难，因而使熔体的流动性 降低，粘度增大。 三元系粘度图也有很多研究结果可以参 考。图 10 - 8 给出了 KCl - NaCl - MgCl2 系粘 度等温线。从该图可以看出，粘度 KCl 角和 NaCl 角向 MgCl2 角共同增大，并且在相当于 熔体结晶形成化合物 KCl·MgCl2 的成份区域 中升高，这是由于熔体中有存在的缘故。 图 10-8 第十章 熔盐电解
第十章熔盐电解 (4)熔盐的界面性质 这里主要指熔盐与气相界面上的表面张力、熔盐混合及其混合物与固相(碳)的界 面张力,它们对熔盐电解起很大作用。 熔盐与气相界面上的表面张力,对于熔盐电解制取金属镁、铝、锂、钠等具有重要的 实际意义。在上述的金属冶炼过程中,由于熔融金属较轻,会向熔融电解质表面浮起。浮 起到金属表面的金属液滴是否能使熔体膜破裂,将决定其受氧化的程度,这就和熔以及电 解质与气相界面上的表面张力的大小有关。为减少和避免金属液滴的氧化,应提高电解质 和气相界面上的表面张力
(4) 熔盐的界面性质 这里主要指熔盐与气相界面上的表面 张力、熔盐混合及其混合物与固相（碳）的界 面张力，它们对熔盐电解起很大作用。 熔盐与气相界面上的表面张力，对于熔盐电解制取金属镁、铝、锂、钠等具有重要的 实际意义。在上述的金属冶炼过程中，由于熔融金属较轻，会向熔融电解质表面浮起。浮 起到金属表面的金属液滴是否能使熔体膜破裂，将决定其受氧化的程度，这就和熔以及电 解质与气相界面上的表面张力的大小有关。为减少和避免金属液滴的氧化，应提高电解质 和气相界面上的表面张力。 第十章 熔盐电解