添加剂对铝电解熔盐体系结构与性质的影响研究
发布时间：2021-11-21 05:24
铝工业生产中常用添加剂来改善熔盐电解质的物理化学性质以提高电解生产的技术经济指标,但添加剂对电解质的微观结构,离子的迁移扩散及物理化学性质的影响机制仍不够清楚,而且通过实验筛选添加剂存在很大的盲目性和局限性。因此,本文提出采用分子动力学模拟的方法揭示添加剂氟化铝、氟化钙、氟化镁对冰晶石及冰晶石-氧化铝熔盐体系中离子的存在形式、迁移扩散机制及其对体系物理化学性质的影响机制,对铝电解工艺的优化和改进提供指导,为开发高效环境友好型添加剂提供理论依据。取得如下主要结论：1.采用分子动力学的方法研究了氟化铝对冰晶石及冰晶石-氧化铝熔盐体系结构与性质的影响,结果表明冰晶石熔盐体系中各离子间的径向分布函数均随氟化铝摩尔分数的增加有规律地变化。随着氟化铝摩尔分数的增加,Al3+-F之间的相互作用逐渐减弱,Al3+与A13+及F-与F-之间的相互作用逐渐增强,致使体系中的AlF63-离子基团通过氟桥形成了铝复合离子基团,导致阴阳离子的扩散系数不断降低,体系的电导率逐渐减小,粘度先增大后减小。随着温度的升高,Na3AlF6体系中Al3+-F-、Al3+-Al3+之间的相互作用均减弱,复杂的铝氟离子基团会发...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]甲醇对1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体结构与性质影响的模拟研究[J]. 王丁,田国才. 物理化学学报. 2012(11)
[2]真空碳热还原法炼铝的研究进展[J]. 袁海滨,朱富龙,杨斌,徐宝强,戴永年. 真空科学与技术学报. 2011(06)
[3]K3AlF6-Na3AlF6-AlF3铝电解体系密度的研究[J]. 阚素荣,孟庆勇,袁敏娟,卢世刚,丁海洋,张向军. 稀有金属. 2011(03)
[4]Na3AlF6-K3AlF6-AlF3电解质体系铝溶解度的研究[J]. 袁敏娟,阚素荣,孟庆勇,张向军,丁海洋,卢世刚. 稀有金属. 2011(02)
[5]Al Preparation from Solid Al2O3 by Direct Electrochemical Deoxidation in Molten CaCl2-NaCl at 550℃[J]. Hongwei Xie1),He Zhang1),Yuchun Zhai1),Jinxia Wang2) and Chengde Li1) 1) School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China 2) School of Science,Northeastern University,Shenyang 110004,China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(04)
[6]Equivalent conductivity and its activation energy of NaF-AlF3 melts[J]. 胡宪伟,王兆文,高炳亮,石忠宁,阚洪敏,罗旭东,陶文举. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(03)
[7]室温离子液体电沉积铝及其合金的研究进展[J]. 张欣,张丽鹏,于先进. 中国有色冶金. 2009(02)
[8]铝电解质Na3AlF6-AlF3-LiF-MgF2-CaF2系初晶温度上20℃的熔盐性质和等溶成分[J]. 陈建设,李德祥. 轻金属. 2009(01)
[9]铝电解质熔体电导率研究进展[J]. 黄有国,田忠良,赖延清,李庆余. 轻金属. 2008(06)
[10]离子液体AlCl3/Et3NHCl中电沉积法制备金属铝[J]. 高丽霞,王丽娜,齐涛,李玉平,初景龙,曲景奎. 物理化学学报. 2008(06)
博士论文
[1]低温熔盐电解制备铝及合金[D]. 谢宏伟.东北大学 2010
[2]真空碳热还原氯化法炼铝的研究[D]. 王平艳.昆明理工大学 2006
硕士论文
[1]有机溶剂体系中铝的电解精炼研究[D]. 高玉煙.天津大学 2009
[2]BMIC-AlCl3离子液体电解精炼铝的研究[D]. 王喜然.昆明理工大学 2006
本文编号：3508861
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３体系中不同离子间的径向分布函数．（ａ）Ａｐ＋和Ｎａ＋，?（ｂ）Ａｌ３＋和ｒ，似Ａ１３＋和Ａ１３＋，州？－??和［－??Ｆｉｇ．?２．３?Ｒａｄｉａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｄｉ祀ｒｅｎｔ?ｉｏｎｓ，?（ａ）?ＡＰ＋?ａｎｄ?Ｎａ＋，?（ｂ）?Ａｌ］＋?ａｎｄ?Ｆ，似??Ａ！３＋?ａｎｄ?Ａ１３＋，?（ｄ）?Ｆ—?ａｎｄ?Ｆ－??
其中／＞〇表示目标粒子的平均数密度，ｇ的为径向分布函数，ｒ取径向分布函数第??一波谷的位置，积分得到的ｉＶ值即为目标粒子在第一配位层内的配位数。??图２．４给出了冰晶石烙盐体系中Ａ１３＋周围Ｆ和Ｆ周围Ｆ的配位数。从图中可??Ｗ看出，Ａ１３＋周围Ｆ－的配位数大于６。随着Ａ化含量的增大，Ａ１３＋周围Ｆ的配位??数略有增大且在Ｘ?＝化３５时配位数达到６．４，结合Ａ１３＋－Ｆ径向分布函数的分析结??果可知，烙体中可能形成了?Ａ１３＋－Ｆ－配位数大于６的离子基团，但是烙体中一直有??Ａ１Ｆ６３３旨、定存在且为主要离子存在形式。侯怀宇等通过分析Ｆ－Ａ１－Ｆ键角分布也??认为Ｎａ３Ａ化烙盐体系中存在八面体的Ａ１Ｆ６３请子基团。随着Ａ１Ｆ３摩尔分数的増??力口，Ｆ—周围Ｆ的配位数呈增大趋势。这表明随着Ａ１Ｆ３的加入，Ｆ－Ｆ之间的相互作??用逐渐增强。结合相关离子间的径向分布函数可知，随着Ａ１Ｆ３的加入，体系中??形成的氣桥数目逐渐增多而游离的氣离子逐渐减少，简单的铅复合离子基团通过??氣桥形成复杂的离子基团，甚至形成空间网络结构。这将会导致烙体排布比较疏??松
２Ａ３．２径向分布函数和配位数??添加不同质量分數氣化侣的（ＮａｓＡ化＋４％Ａｌ２〇３）ｉ－、，，（Ａ化）ｗ？烙盐体系中不同组??分质屯、间的径向分布函数如图２．８所示。??１。－‘３’?Ｉ?Ｈｉ?４。；＂’?Ａ?二心。??８－?ｎ?３。－?Ｉ?ｘｉ??ＩＩ．?一Ｊ：：?Ａ?１??０?ｊｇｍｇｔｍｆ?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?０?ＭｔｉｉｉｉＡ?Ｉ——??１?２?３?４?５?１．０?１．６?２．０?２．５?３．０?３．５?４．０?４．５?５．０???ｒｊｋ???ｒｊｋ???４?５?阿Ｉ?二＾?＿Ａ??４．０?－?ｆｔ?－＊—５％?ｆ＾Ｌｊ＾?可?一■—０??３?５－?＼?主；説?＾?＿ｒ?哉。??３．０－?ＬＵ?＜２。％?２．。－＆言??ｍ??０．０Ｉ?，?Ｉ?＇、?Ｉ???Ｉ?，?Ｉ?，??〇‘〇?＾?Ｉ?，?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?，???３４５６７８２?３?４?５?６??ｒｔｋ?ｒ！ｋ??图２．８体系中不同离子间的径向分布函数．（ａ）?Ａ１３＋和ｒ，（ｂ）?Ａ产和护，似Ａ１３＋和Ａ１３＋，州Ｏ２－??和Ｆ??Ｆｉｇ．?２．８?民ａｄｉａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｏｎｓ，?（ａ）?ＡＪ３＋?ａｎｄ?Ｆ，?（ｂ）?Ａｌ］＋?ａｎｄ?〇２－，?（ｃ）??Ａｐ＋ａｎｄ?Ａ｜３＋
【参考文献】：
期刊论文
[1]甲醇对1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体结构与性质影响的模拟研究[J]. 王丁,田国才. 物理化学学报. 2012(11)
[2]真空碳热还原法炼铝的研究进展[J]. 袁海滨,朱富龙,杨斌,徐宝强,戴永年. 真空科学与技术学报. 2011(06)
[3]K3AlF6-Na3AlF6-AlF3铝电解体系密度的研究[J]. 阚素荣,孟庆勇,袁敏娟,卢世刚,丁海洋,张向军. 稀有金属. 2011(03)
[4]Na3AlF6-K3AlF6-AlF3电解质体系铝溶解度的研究[J]. 袁敏娟,阚素荣,孟庆勇,张向军,丁海洋,卢世刚. 稀有金属. 2011(02)
[5]Al Preparation from Solid Al2O3 by Direct Electrochemical Deoxidation in Molten CaCl2-NaCl at 550℃[J]. Hongwei Xie1),He Zhang1),Yuchun Zhai1),Jinxia Wang2) and Chengde Li1) 1) School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China 2) School of Science,Northeastern University,Shenyang 110004,China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(04)
[6]Equivalent conductivity and its activation energy of NaF-AlF3 melts[J]. 胡宪伟,王兆文,高炳亮,石忠宁,阚洪敏,罗旭东,陶文举. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(03)
[7]室温离子液体电沉积铝及其合金的研究进展[J]. 张欣,张丽鹏,于先进. 中国有色冶金. 2009(02)
[8]铝电解质Na3AlF6-AlF3-LiF-MgF2-CaF2系初晶温度上20℃的熔盐性质和等溶成分[J]. 陈建设,李德祥. 轻金属. 2009(01)
[9]铝电解质熔体电导率研究进展[J]. 黄有国,田忠良,赖延清,李庆余. 轻金属. 2008(06)
[10]离子液体AlCl3/Et3NHCl中电沉积法制备金属铝[J]. 高丽霞,王丽娜,齐涛,李玉平,初景龙,曲景奎. 物理化学学报. 2008(06)
博士论文
[1]低温熔盐电解制备铝及合金[D]. 谢宏伟.东北大学 2010
[2]真空碳热还原氯化法炼铝的研究[D]. 王平艳.昆明理工大学 2006
硕士论文
[1]有机溶剂体系中铝的电解精炼研究[D]. 高玉煙.天津大学 2009
[2]BMIC-AlCl3离子液体电解精炼铝的研究[D]. 王喜然.昆明理工大学 2006
本文编号：3508861
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