Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

при потенциалах выше потенциала выделения кислорода. Некоторые исследователи считают, что поверхность анода должна быть предварительно окислена в условиях контролируемой атмосферы. Этот подход был предложен изобретателями кислородвыделяющего анода de Nora [7]. Практически все металлы, составляющие материал инертных анодов, более благородные, чем алюминий, их катионы могут восстанавливаться на катоде или непосредственно расплавленным алюминием в электролизной ванне. Таким образом, в течение электролиза криолит-глиноземного расплава на инертном аноде выделяется кислород и образуется оксидный слой, толщина которого должна быть достаточна для защиты анода от коррозии, и в то же время этот слой должен быть достаточно электропроводен. Практически все оксиды имеют определенную растворимость в криолитовых расплавах, что может привести к коррозии анода и загрязнению получаемого алюминия. Растворимость оксидов металлов, входящих в состав инертного анода, как правило, исследовали в расплавах натриевого криолита [ 8 , 9]. Например, в работе [ 8 ] исследовано влияние КО, содержания A l 2 0 3 на растворимость Fe 2 0 3, NiO и NiFe 2 0 4 в натриевом криолите в интервале температур от ликвидуса до эвтектики. Данные по растворимости оксидов переходных металлов в криолитовых расплавах на основе калиевого криолита при температурах 700-800 °С в литературе не найдены. Задача настоящей работы состояла в измерении величин растворимости Fe 2 O 3 в низкоплавких криолитовых расплавах K F — AIF 3 и K F — NaF — AIF 3 с КО = 1,3 - 1 ,5 в интервале температур 700-800 °С. Экспериментальная часть Приготовление электролитов . Электролиты готовили из солей A lF 3 («Ч»), NaF («ХЧ») и KF-HF («ХЧ»), «Вектон». В опытах использовали оксид железа III Fe20 3 («Ч»), «Компонент-Реактив». Коммерческий фторид алюминия содержал 4,5 мас. % оксида алюминия и примеси других оксидов, содержание которых определено методом индуктивно-связанной плазмы в комбинации с оптической спектрометрией (ICP-OES) на приборе “ OPTIMA 4300 DV” (Perkin Elmer) и приведено в табл. 1. Таблица 1 Содержание примесей во фториде алюминия (кроме AI 2 O 3 ) Примеси Na20 C a0 Fe203 Si02 S03 Сумма Содержание, мас. % 0,26 0,024 0,014 0,216 0,097 0,612 Фторид алюминия очищали от кислородсодержащих примесей с помощью фторида аммония [10]. Смесь K F — A lF3 заданного КО получали сплавлением очищенного фторида алюминия с кислым фторидом калия KF-HF. Массу KF-HF определяли исходя из мольного соотношения K F : HF = 1 : 1 в исходной соли. Смесь нагревали в стеклоуглеродном тигле, поднимая температуру до 750 °С в течение 3 ч. При этом из расплава частично удаляется HF вследствие термического разложения KF-HF. Затем электролит выдерживали при 750 °С в течение 3 -4 ч до полного удаления HF. Готовность электролита контролировали на отсутствие HF путем определения pH водного раствора образцов соли электролита, которые отбирали намораживанием расплава на холодный стержень из стеклоуглерода. Смесь NaF — AIF 3 готовили сплавлением солей AIF 3 и NaF в присутствии NH 4 F на воздухе [10]. Для получения K F — NaF — AIF 3 смешивали приготовленные K F — AIF 3 и NaF — AIF 3 с одинаковым КО в расчетном количестве и переплавляли. КО расплавленной смеси K F — NaF — A lF3 рассчитывали по уравнению: КО = (XKF + XNaF)/XAlF3. (3) Составы исследуемых электролитов приведены в табл. 2. Содержание NaF в составах № 2 -4 составляло 10 мас. %. Таблица 2 Составы исследуемых электролитов (мол. %) № состава KF NaF A lF3 K 0 1 56,52 - 43,48 1,3 2 40,62 15,9 43,48 1,3 3 42,53 15,8 41,67 1,4 4 44,30 15,7 40,00 1,5 Перед измерением растворимости F e ^ 3 в криолитовых расплавах предварительно приготовленный электролит очищали от примесей железа. Электролит выдерживали при температуре на 20 °С выше температуры ликвидуса в присутствии алюминия. Пробы электролита отбирали до и после загрузки алюминия. После очистки содержание Fe в электролите составляло не более 0,001 мас. %. 436