Зависимость остаточной концентрации циркония в электролите   

   Характер распределения компонентов между металлической и солевой фазами имеет большое значение для выбора оптимальных параметров металлургических процессов. При изучении кинетики восстановления двуокиси циркония, растворённой в криолитглинозёмном расплаве, алюминием сравнение полученных остаточных концентраций циркония в электролите с равновесной позволяет судить о полноте протекания процесса восстановления. Для выяснения величины равновесной концентрации циркония в электролите расплав криолита выдерживался в контакте с алюминий – циркониевым сплавом (1,3 – 1,7% по массе циркония) в течение 180 минут. За это время содержание циркония в электролите установилось на уровне 0,002 – 0,004% по массе.

   Используя величину коэффициента активности циркония, полученную расчётным путём (глава 3) и данные о равновесной концентрации циркония в электролите, был найден коэффициент активности двуокиси циркония в электролите, что позволило оценить DG^изб образования оксифторидного комплекса при растворении ZrO₂ в криолит-глиноземных расплавах. Величина  DG^изб составила 106,5 КДж\моль, что подтверждает предположения о взаимодействии двуокиси циркония с компонентами криолит-глиноземных расплавов, сделанные в главе 2 по результатам изучения растворимости и данным рентгенофазного и кристаллооптического анализов.

   С целью определения длительности единичного опыта были проведены предварительные исследования кинетики восстановления двуокиси циркония, растворённой в криолитоглиноземном расплаве, алюминием. В ходе этих экспериментов электролит, содержащий двуокись циркония, выдерживался в контакте с алюминий – циркониевым сплавом в течение 180 минут при температуре 1000⁰С. Пробы электролита для анализа на содержание циркония отбирались через 5 минут в течение первых 30 минут, а в дальнейшем через каждые 30 минут. Содержание циркония в электролите для промежутков времени (минуты) 5; 10; 15; 20; 25; 30; 60; 90; 120; 150; 180 составило соответственно: 0,108; 0,023; 0,014; 0,009; 0,006; 0,002; 0,003; 0,004; 0,002 (% по массе). Полученные данные говорят о том , что после выдержки электролита в контакте с алюминий – циркониевым сплавом в течении 25 – 30 минут концентрация циркония в электролите стабилизируется на уровне 0,002 – 0,006% по массе. Эти значения близки к величинам, полученным при определении равновесной концентрации циркония в электролите, и свидетельствуют о достаточно полном протекании процесса восстановления в рассматриваемых условиях. С учётом результатов исследования длительного восстановления двуокиси циркония, продолжительность последующих экспериментов составляла 25 – 30 минут, то есть время, в течение которого содержание циркония в электролите достигало значений близких к равновесным.