下载文档原格式
83Metallurgical smelting冶金冶炼稀土火法冶金熔盐电解槽阴极设计的一些思考张家佩1，唐 焱2（1.桂林电子科技大学，广西 柳州 545616；2.桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）摘 要：在熔盐电解槽结构中，阴极的设计至关重要，它影响着整个稀土冶炼过程，决定着生产产品的质量，本文从阴极材料的选择、阴极的形状、阴极的直径、极距、阴极在电解槽中的插入深度、阴极电流密度、阴极使用寿命的延长等方面思考阴极设计需要注意的问题。
关键词：熔盐电解槽；阴极；设计中图分类号：TF845 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）15-0083-2收稿日期：2020-08作者简介：张家佩，男，生于1986年，汉族，广西柳州人，在职研究生，研究方向：机械工程领域。
稀土被称为“工业维生素”或者“工业黄金”，因其优异的化学性能被广泛应用于各种领域，成为国家重要资源。
火法冶金中的熔盐电解法是目前我国目前稀土金冶金生产企业常用来生产稀土金属及其合金的主要方法。
稀土熔盐电解法工艺中，电解槽阴极是最终产生我们所需要稀土金属单质的地方。
阴极设计的好坏决定着生产成本的高低、产品质量的好坏、生产管理的效率。
1 稀土熔盐电解的工作原理稀土熔盐电解法主要是利用稀土氧化物在电解槽发生电解反应时，带电电子会在电解槽内部熔盐直接接触的电极表面及其附近不停的移动。
它的工作原理为：电解前，首先把稀土氧化物投放到熔盐电解槽中在熔盐中进行溶解，通电后，电解槽中的阴离子阳极移动，阳离子向阴极移动，并分别在阴极和阳极上生成稀土金属和二氧化碳及其他气体。
2 阴极的设计考虑因素阴极的设计应该从阴极材料的选择、阴极的形状、阴极的直径、极距、阴极在电解槽中的插入深度、阴极电流密度、阴极使用寿命的延长等方面进行思考。
2.1 阴极材料最早的时候，阴极材料曾使用过碳棒、铁棒作为阴极材料，结果均不理想。
后来，金属材料钼和钨在高温下很难和稀土金属及其卤化物发生化学反应，逐渐取代其他金属成为制作阴极材料的首选。
第3节 电能转化为化学能——电解第1课时 电解的原理【课程标准要求】1.体会化学能与电能相互转化的探究过程。
2.分析解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
3.能写出电解池的电极反应式和反应方程式。
一、电解熔融氯化钠 1.电解装置图2.原理在电场作用下，熔融氯化钠中的Na ＋移向与电源负极相连的铁电极，发生的反应为2Na ＋＋2e －===2Na ，Cl －移向与电源正极相连的石墨电极，发生的反应为：2Cl－－2e －===Cl 2↑，电解熔融氯化钠制备金属钠的总反应为：2NaCl=====通电2Na ＋Cl 2↑。
【微自测】1.下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)熔融的NaCl 中，Na ＋、Cl －处于自由运动状态(√)(2)电解熔融NaCl 的装置中，Na ＋向正极移动、Cl －向负极移动(×)(3)电解熔融NaCl ，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(×) (4)用石墨和铁作电极电解熔融NaCl ，与电源正极相连一极的电极反应式为Na ＋＋e －===Na(×) 二、电解与电解池 1.电解让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫作电解。
2.电解池(1)定义：将电能转化为化学能的装置。
(2)组成：与直流电源相连的两个固体电极；电解质溶液或熔融的电解质；形成闭合回路。
(3)电极及电极反应：①阳极：与外接电源正极相连发生氧化反应的电极。
②阴极：与外接电源负极相连发生还原反应的电极。
3.原电池和电解池的异同点(1)相同点：①反应上：氧化反应和还原反应均在两极上分别进行。
②装置构成：都有电极反应物、电极材料、离子导体和电子导体。
(2)不同点：①能量转化方式：原电池是化学能转化成电能，电解池是电能转化成化学能。
②装置构成：原电池不需要外接电源，电解池需要外接直流电源。
【微自测】2.下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×”。
