在LiCl-KCl熔盐体系中Zr()Ⅳ的电化学还原-西北有色金属研究院.PDF

第 38 卷 第 3 期 稀有金属材料与工程 Vol.38, No.3 2009 年 3 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING March 2009 在 LiCl-KCl 熔盐体系中 Zr(Ⅳ) 的电化学还原 陈 增，张密林，韩 伟，李胜军，王 君，颜永得，候智尧 (哈尔滨工程大学 超轻材料与表面技术教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要：利用电化学暂态技术如循环伏安法、计时电位法和计时电流法研究了 K ZrF -LiCl-KCl 熔盐体系中，温度为 923 2 6 K 时 Zr(Ⅵ)在钼电极上的电还原过程。结果表明，Zr(Ⅵ)在钼电极上的电还原是通过两步电子转移反应完成的。其电化 学反应历程为：Zr(Ⅵ)+2e = Zr(Ⅱ) ，Zr( Ⅱ)+2e=Zr 。其中间产物经 X 射线衍射分析为 ZrCl2 。计时电流曲线研究表明， 锆在析出时存在成核极化现象，成核过程为瞬间成核过程。 关键词：熔盐；电化学还原；锆；成核现象 中图法分类号：TG146.4+ 14 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2009)03-0456-04 锆及其合金被广泛应用于航天、航空、冶金、 1 实 验 原子能、电子、冶金、化工、能源、轻工、机械和 医疗等行业，尤其是在原子能工业中的应用具有重 实验装置的结构如图 1 所示。辅助电极为光谱纯 要地位[1] 。目前锆的生产方法主要有金属热还原法 石墨棒( φ 6 mm) ，使用前经 5% 的稀盐酸煮沸 1 h 后， 和熔盐电解法[2] 。利用金属热还原法生产锆的缺点 再用去离子水进行清洗，干燥；研究电极为钼丝( φ1 是间歇式生产，操作比较困难，所加锆盐要求温度 mm) ，利用 SiC 纸进行抛光后，再用丙酮进行超声清 较高，对熔体处理不便，并且盐的加入量较大，冶 洗；参比电极采用 Ag/AgCl 电极，将银丝插入到含 1.0 炼过程中产生的渣滓较多，而利用熔盐电解法生产 mol% AgCl 的 LiCl-KCl 共晶熔盐中，外用底部钻有小 难还原的贵金属是一种流程简单、经济合理、生产 孔的石英套管。 可行的工艺方案，同时学术界在熔盐电解方面也将 研究工作向难熔金属及其合金拓展(如锆、钛、铬、 REWECE 硅、钽、钨及其合金)[3~8] 。目前利用熔盐电解法制 [1,2] Ar inlet Gases exit 备锆的工艺研究已比较成熟 ，然而由于高温条件 2 及电解体系的复杂性，有关锆的电还原过程机制的 Graphite crucible Thermocouple 研究较少，对其进行深入的研究将有助于促进利用 熔盐电解技术制备锆的工艺条件的改善。 因此，本实验对 Zr(Ⅵ) 的电化学还原过程进行了 Stainless steel tank Molten salt 初步的研究。在熔盐体系选择方面，考虑到 LiCl-KCl Corundum crucible