熔盐氯化反应机理的研究

报告正文（一）立项依据与研究内容1. 项目的立项依据金属钛具有密度小、比强度高、抗氧化、抗疲劳、耐腐蚀性等优点，是优秀的结构和功能材料，享有“全能金属”、“海洋金属”和“21世纪的金属”等美誉[]。

在国防、航空航天、航海、石油、化工、医疗、冶金等领域得以广泛的应用[]。

钛白粉是一种白色无机颜料，具有最佳的不透明性、最佳白度和光亮度和无毒等特性，被公认是目前世界上性能最好的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业[]。

TiCl4是生产海绵钛和氯化法生产钛白的原料，也是制备钛酸酯和高纯TiO2超微粉的原料。

目前工业上生产TiCl4的方法有沸腾氯化和熔盐氯化两种[]：沸腾氯化：高钛渣与石油焦的混合料在沸腾炉中和Cl2气处于流态化的状态下进行氯化反应。

由于气体和固体处于激烈的相对运动中，传质、传热良好，大大强化生产，并且无制团、焦化工序，操作简单连续。

熔盐氯化：是将钛渣与石油焦悬浮在熔盐介质中，和Cl2气反应生成TiCl4。

熔盐氯化法具有以下的优点：（1）粉料入炉，对原料的粒度无苛刻要求。

较竖炉氯化和连续竖炉氯化，省去了制团和焦化工序，从而简化了炉料的准备工艺；（2）熔盐体中的剧烈搅拌，强化了固-液-气三相的传热和传质的过程，因而炉子的单位生产率高。

而且TiCl4泥浆易于返回氯化炉回收处理；（3）因为生成的几乎全是CO2，而CO含量少，炉气中浓度（分压）增高，有利于后续系统的冷却，冷凝过程；（4）较之其他几种方法，过程在较低温度下进行，炉气中铁、铝、硅的氯化物浓度低，有利于TiCl4的精制提纯；（5）因为主要生成CO2，而不是CO，即使漏入了空气，也没有爆炸危险性，生产比较安全；（6）最大的优点是对炉料的要求不苛刻，适宜处理高钙镁钛渣和TiO2品位较低的钛渣。

但熔盐氯化也存在一些缺点，主要是：（1）废熔盐量大（每生产1tTiCl4，约产生废熔盐100-200kg），它的处理比较困难，而且由于要经常排盐，会造成钛和碳的损失；（2）废熔盐不能处理而长期堆存，所含有害氯化物难免不造成环境污染；由于熔盐氯化法对原料的适应范围广，产品质量优异，生产的TiCl4占目前世界钛工业用量的40%左右。

熔盐法的原理与应用解析熔盐法是一种适用于高温条件下进行反应的化学方法，它的原理是利用高温下常规溶剂无法液化的盐类熔体作为媒介来促进反应的进行。

熔盐法通常用于合成新材料、分离物质、催化反应以及电化学反应等多个领域。

熔盐是一种由离子构成的固体，当其升温到一定程度时，盐晶格会破裂并形成可液化的盐熔体，使得离子能够自由移动。

在这种情况下，熔盐可以作为反应物或催化剂的洗涤剂来引发或加速化学反应。

这种高温条件下的反应通常能够实现高度活化的物种，加快反应速率，提高产率，并且提供更灵活的反应条件。

熔盐法的应用非常广泛。

以下是一些熔盐法常用的应用示例：1.合成新材料：熔盐法可用于制备陶瓷、金属、合金、硼化物和氧化物等特殊材料。

它可以通过调节熔盐中的成分和反应条件来控制物质的形成与结构，以获得具有特定性能的新材料。

例如，用氧化铝、氟化铝或氮化铝熔盐来制备氮化硼和碳化硼等陶瓷材料。

2.化学反应：熔盐法可用于较高温度下的化学反应，例如在熔盐中进行的有机合成。

由于熔盐的低蒸气压，它可以在高温下稳定存在，并融化许多有机化合物。

熔盐可以提供良好的溶解度和扩散性，有利于反应分子之间的相互作用。

这种方法特别适用于原本不易反应的有机化合物的合成。

3.分离物质：由于熔盐的高溶解度，熔盐法可以用于分离和提纯化合物，尤其是在其它溶剂中不易溶解的化合物。

熔盐的高热稳定性和热传导性能使其可以用于温和的分离过程。

例如，铝熔盐可以用于分离稀土元素，氯化铷可以用于从硼矿石中提取铝。

4.催化反应：在熔盐中进行催化反应可以提供独特的反应环境，通过改变熔盐的成分和温度可以调节催化活性和选择性。

熔盐还可以通过融化接触固体催化剂来提高反应效果。

例如，氯化铝熔盐可以用于合成烯烃和烷烃。

5.电化学反应：熔盐法在电化学领域有广泛应用。

熔盐作为导电介质可以提供离子传输的通道，从而实现电化学反应。

熔盐电解质可以用于制备金属、合成氧化物以及进行锂离子电池等电化学过程。

MgCl2-KCl-NaCl-CaCl2熔盐电解镁机理陈野;叶克【期刊名称】《应用化学》【年(卷),期】2008(25)12【摘要】在725℃温度下,对MgCl2-KCl-NaCl-CaCl2熔盐体系进行电解.研究结果表明,镁电解过程中阴极过电压ηc只有12～51 mV,电解过程的过电压主要是由阳极引起的;阴极还原过程的极限扩散电流密度id为1.56 A/cm2;镁离子阴极放电反应的电子转移数为1.98;2个电子转移步骤之前存在着前置转化步骤MgCl+ Mg2++C1-.应用循环伏安法对4种不同配比下的镁离子行为进行的研究结果表明,CaCl2质量分数从10%增加到40%,维持MgCl2质量分数为10%以及NaCl与KCl的质量比为6: 1不变,随着CaCl2质量分数的增加,镁离子结合成不易移动的络合阴离子,镁离子迁移的电流分数减小,镁离子的析出电位从-1.595 V逐渐负移至与钙、钠共同沉积,阴极峰值电流Ipc值逐渐增大,阳极峰值电位与阴极峰值电位之差的绝对值|φpa-φpc|逐渐增大,阴极放电反应的可逆性逐渐降低.【总页数】4页(P1409-1412)【作者】陈野;叶克【作者单位】哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】O646.5【相关文献】1.熔盐电解法制镁工艺研究进展 [J], 王龙蛟;罗洪杰;王耀武;冯乃祥2.熔盐电解法生产金属镁中氯气紧急净化装置的研究 [J], 雷炳莲3.熔盐电解法取代皮江法生产金属镁的综合技术分析 [J], 李鹏业4.熔盐电解制备镁锆合金工艺研究 [J], 刘瑞国;韩伟5.熔盐电解法制备镁稀土合金的现状及展望 [J], 牛晓东;孙伟;邱鑫;张德平;田政;孟健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

NaCl-KCl共熔盐中Zn^(2+)的电化学还原机理吴孝彬;朱曾丽;孔辉;樊友奇;程思维;华中胜【期刊名称】《中国有色金属学报:英文版》【年(卷),期】2022(32)9【摘要】为了开发高效、环境友好型冶金粉尘中锌回收技术,提出一种将选择性氯化和熔盐电解相结合的工艺。

首先,通过热力学论证上述处理工艺的理论可行性。

然后,采用多种暂态电化学测试方法研究973 K时NaCl-KCl共熔盐中Zn^(2+)在钨电极上的电化学行为。

结果表明,Zn^(2+)的还原过程是一步转移2个电子的反应,起始还原电位为-0.74 V(vs Ag/AgCl);且为受扩散控制的准可逆过程,计算得到Zn^(2+)的扩散系数为10^(-5)cm^(2)/s数量级。

最后,在NaCl-KCl-ZnCl_(2)熔盐中于-1.6 V(vs Ag/AgCl)进行恒电位电解,电解9.5 h后获得银白色类球状金属颗粒,经分析证实为金属Zn。

本研究表明,在NaCl-KCl共熔盐中直接电解ZnCl_(2)提取金属锌是可行的,为冶金粉尘中锌的高效回收提供了有益的理论参考。

【总页数】11页(P3088-3098)【作者】吴孝彬;朱曾丽;孔辉;樊友奇;程思维;华中胜【作者单位】安徽工业大学冶金工程学院;安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O64【相关文献】1.NaCl-KCl熔盐Ta5+在钨电极上的电化学还原机理2.NaCl-KCl-MgCl2熔盐Mg^2+在钨电极上的电化学还原机理3.NaCl-KCl熔盐中TiB2阳极溶解和电化学还原行为研究4.LiCl-KCl、NaCl-KCl和KCl熔盐体系中Ce(Ⅲ)的电化学行为5.尿素-NaBr低温熔盐中Fe^(2+)和Sm^(3+)的电化学行为及其诱导共沉积因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

熔盐氯化法钛白
本文介绍的是一种常见的钛白生产方法——熔盐氯化法。

钛白是一种重要的白色颜料，被广泛应用于涂料、塑料、纸张等行业中。

熔盐氯化法是一种将天然钛矿转化为钛白的主要方法之一。

该方法基于钛矿中钛的氯
化物可溶性较高的特点。

下面是具体步骤：
1. 确保原料质量：选取合适的天然钛矿作为原料，保证其含钛量较高。

2. 矿石粉碎：将选取的天然钛矿进行粉碎，以增加反应表面积，有利于反应进行。

3. 加入氯化剂：将矿石粉末与氯化剂混合，常用的氯化剂包括氯化钠和氯化钾。

这
样可以将钛矿中的钛转化为钛酸钠或钛酸钾。

4. 进行高温反应：将混合物加入熔盐炉中，在高温下进行反应。

常用的熔盐为氯化
钠和氯化钾的混合物。

5. 进行水解：将反应后得到的钛酸盐溶液进行水解，产生钛酸钛沉淀。

6. 钛酸钛沉淀处理：对钛酸钛沉淀进行过滤和洗涤，去除杂质和残留物。

7. 煅烧：将处理后的钛酸钛沉淀进行煅烧，以获得纯度较高的二氧化钛。

8. 粉碎和包装：将煅烧后的二氧化钛进行粉碎和包装，以便后续使用或销售。

通过熔盐氯化法制备的钛白具有高纯度、白度高、色泽艳丽的优点，被广泛应用于各
行业中。

这种方法的产能较高，能够满足市场需求。

第14卷第3期2023年6月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.3Jun. 2023LiCl-KCl-MgCl 2熔盐体系中Li-Mg 共沉积机理研究张远景1，2， 刘兆庭1，2， 朱实贵3， 路贵民*1，2（1.华东理工大学盐湖资源综合利用国家工程研究中心，上海 200237； 2.钾锂战略资源国际联合实验室，上海 200237；3.宜春赣锋锂业有限公司，江西 宜春 336000）摘要：Li-Mg 合金作为锂电池负极材料在新能源领域中具有广阔的应用前景， 熔盐电解法制备Li-Mg 合金极具优势。

本文采用三电极体系研究了Mg 2+在LiCl-KCl-MgCl 2熔体中钨电极上的电化学行为及Li-Mg 共沉积机理，探究了MgCl 2浓度对电解共沉积Li-Mg 的影响。

方波伏安法与计时电流法实验结果表明：Mg 2+在钨电极上一步两电子还原为金属Mg ，属于瞬时成核过程，不受温度的影响。

计时电位法实验结果表明：随着MgCl 2浓度的增加，LiCl-KCl-MgCl 2熔体电解共沉积Li-Mg 所需的阴极电流密度逐渐增大。

当LiCl-KCl-MgCl 2熔体中MgCl 2浓度为5%时，实现Li-Mg 共沉积的最小阴极电流密度为0.287 A/cm 2。

恒电流电解结果表明：当MgCl 2浓度≤5%时，Li-Mg 产品中金属Mg 含量随着熔体中MgCl 2浓度的增加而增大，当MgCl 2浓度达到10%时，电解仅得到金属Mg 。

关键词：熔盐电解；Li-Mg 共沉积；电化学；MgCl 2浓度中图分类号：TF822 文献标志码：AStudy on Li-Mg co-deposition mechanism in LiCl-KCl-MgCl 2 meltZHANG Yuanjing 1, 2, LIU Zhaoting 1, 2, ZHU Shigui 3, LU Guimin *1, 2（1. National Engineering Research Center for Integrated Utilization of Salt Lake Resources ， East China University of Science andTechnology ， Shanghai 200237， China ； 2. Joint International Laboratory for Potassium and Lithium Strategic Resources ， Shanghai200237， China ； 3. Fengxin Ganfeng Lithium Industry Co.， Ltd.， Yichun 336000， Jiangxi ， China ）Abstract: Li-Mg alloys ， as cathode materials for lithium batteries ， have broad application prospects in the field of new energy ， and the preparation of Li-Mg alloys by molten salt electrolysis has great advantages. The electrochemical behavior of Mg 2+ on a tungsten electrode in LiCl-KCl-MgCl 2 melt and the Li-Mg co-deposition process were studied by a three-electrode system ， respectively. The effect of MgCl 2 concentration on electrolytic co-deposition of Li-Mg was also investigated. The experimental results of square wave voltammetry and timing current method show that the one-step two electrons reduction of Mg 2+ to metallic Mg on the tungsten electrode is an instantaneous nucleation process ， which is not affected by temperature. The results of the timing potentiometric experiment show that with the increasing concentration of MgCl 2， the cathodic current density required for the electrolytic co-deposition of Li-Mg from LiCl-KCl-MgCl 2 melt is gradually increased. When the MgCl 2 concentration in the LiCl-KCl-MgCl 2 melt is 5%， the minimum cathodic current density to achieve Li-Mg co-deposition is 0.287 A/cm 2. The galvanostatic electrolysis results show that when the MgCl 2 concentration is less than or equal to 5%， the metal Mg content in the Li-Mg product increases with MgCl 2 concentration in the melt.收稿日期：2022-05-26；修回日期：2022-06-14基金项目：国家自然科学基金资助项目（U20A20147）通信作者：路贵民（1965—　），教授，主要从事熔盐化学与技术、新能源材料方面的研究。

LiCl-KCl-LaCl_(3)熔盐体系中La^(3+)的反应动力学机理罗万;刘雅兰;杨大伟;姜仕林;赵修良【期刊名称】《核化学与放射化学》【年(卷),期】2022(44)2【摘要】在LiCl-KCl共晶盐中,研究了在不同温度下La^(3+)的反应动力学机理。

首先,在723~873 K范围内,利用循环伏安法(CV)测得La^(3+)的扩散系数D为3.06×10^(-5)~6.08×10^(-5)cm^(2)/s,并根据Arrhenius方程计算了La^(3+)在电解质中的扩散活化能E_(D)=34.51 kJ/mol。

随后,利用电化学阻抗谱技术(EIS)研究了La^(3+)在电极上的动力学参数并测得交换电流密度i_(0)为0.48~1.39 A/cm^(2)、反应速率常数k_(0)=2.04×10^(-4)~5.90×10^(-4)cm/s及反应活化能E_(a)=35.04 kJ/mol。

通过Nyquist图和拟合的等效电路图研究La^(3+)在W 电极上的反应动力学机理,发现在LiCl-KCl共晶盐中La^(3+)的电化学反应速率不仅受扩散控制还受电荷转移控制,且与温度成正相关。

【总页数】8页(P192-199)【作者】罗万;刘雅兰;杨大伟;姜仕林;赵修良【作者单位】南华大学核科学技术学院;中国科学院高能物理研究所核能与放射化学实验室【正文语种】中文【中图分类】TL241.2;O615.1【相关文献】1.红土镍矿中MgSiO3在NaOH亚熔盐体系中的浸出反应机理2.NaCl-KCl-SmCl_(3)熔盐体系中Sm^(3+)在W电极上的电化学行为3.磷酸三丁酯萃取分离钛铁矿亚熔盐反应产物酸解液中Fe^3＋及金红石型TiO2的制备4.EDTA络合高钛渣熔盐反应产物中的Fe^3＋及TiO2的制备5.界面化学反应控制的萃取动力学研究——新协萃体系D2EHPA-MEHPA萃取Al^(3+)动力学及反应机理因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。