SiO 2 熔盐电解制备单质Si过程热力学分析

发布时间：2021-09-28 21:38

　　熔盐电解SiO₂制备单质Si过程中,电解温度、气体分压对SiO₂的电解还原反应具有显著影响。热力学计算结果表明,在阴极电脱氧过程中SiO₂的稳定性差,容易被电解还原生成单质Si,而中间产物CaSiO₃稳定性好,其进一步电解还原相对困难。升高温度有利于降低SiO₂和CaSiO₃的电脱氧反应的吉布斯自由能和分解电压。当以石墨为阳极时,气体组成包括CO和CO₂,且各电解反应的分解电压随着气体分压的增大而降低,有利于电解反应的正向进行。 

【文章来源】：矿冶. 2020,29(03)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

SiO2直接还原过程中可能发生电极反应的ΔGθ-T关系图

根据表2的计算过程，为研究阳极气体分压对反应分解电压的影响，假定溶解在熔盐中的[CaO]和金属[Ca]的活度关系为：a[CaO]=a[Ca]=e-1，电解温度为900℃，得到分解电压与CO、CO2分压之间的关系，如图2(a）和（b）所示。结合表2和图2可以看出，气体成分以及分压对电解反应各有影响。当阳极气体为CO时，SiO2、CaSiO3、CaO的分解电压（如900℃下分别为0.7、0.93、1.54V）均略低于阳极气体为CO2时各氧化物的分解电压（如900℃下分别为0.79、1.02、1.63V）。当改变气体分压值，从图2中可以看出，分解电压与气体分压的对数lnPCO和lnPCO2之间呈现出线性关系，随着气体分压对数值的增大，各反应的分解电压略微降低。以反应1为例，在900℃下，当lnPCO为-1时，反应的分解电压为0.75V，当提升lnPCO至0时，反应的分解电压降低至0.7V，暗示了阳极气体CO、CO2分压的升高将能够降低各电解反应的分解电压，使得各反应的过电压增大，导致氧化物电脱氧反应速度加快。3 结论


本文编号：3412573