Исследование катодной поляризации при электролизе криолит-глиноземных расплавов, содержащих двуокись циркония   

   Как известно, особенности взаимодействия выделяющихся на катоде двух или более металлов определенным образом сказывается на характере поляризации электрода. Исследование катодной поляризации позволяет сделать выводы об очередности электрохимического выделения элементов, а также о поведении выделяющихся продуктов.

   Материалы и методика исследования. В экспериментах были использованы следующие материалы: фтористый натрий, фтористый алюминий и двуокись циркония марки «ч», глинозем марки Г ОО.

Электрическая ячейка и схема установки представлены на рис. 3.4.

   Ячейка представляет собой реторту из нержавеющей стали и водо-охлаждаемым фланцем (1), в которую помещался графитовый тигель, служащий анодом (2). Катодный узел состоит из двух вольфрамовых электродов (4), вмонтированных в пробку (5), закрывающую реторту. Наличие двух электродов позволяет, не производя разгерметизации реторты, проводить очистной электролиз, а затем основные измерения. Для катодов использовался вольфрамовый пруток диаметром 5 м. масса электролита во всех опытах составляла 300 г. Площадь графитового анода (2) при этом равнялась 100 см², а анодная плотность тока колебалась в пределах от 10^-5 до 10^-2 А/см². вследствие этого анод не должен был подвергаться значительной поляризации. Измерение потенциала катода производилось по отношению к алюминиевому электроду сравнения (6), который представляет собой блок из карбонитрида бора с двумя сообщающимися каналами. В одном находится расплав криолита, насыщенного глиноземом, в другом токопровод (3). Токопровод изготовлен из нержавеющей проволоки диаметром 3 с навинченным наконечником из спектрального графита. Электролит для электрода сравнения готовился в отдельном тигле при температуре 950^оС, затем заливался в канал электрода сравнения, где находился предварительно наплавленный алюминий.

   Обратная э.д.с. измерялась в момент отключения поляризующего тока по известным методикам.

   Для проведения экспериментов на указанной установке в графитовый тигель засыпалась шихта, составленная из компонентов исследуемого электролита, которая предварительно тщательно перемешивалась и подвергалась сушке. Графитовый тигель с шихтой помещался в реторту, которая закрывалась пробкой с вольфрамовыми катодами. Для температуры 300^оС нагрев производился при включенном вакуум-насосе, после чего реторта заполнялась аргоном и в дальнейшем все операции совершались в инертной атмосфере. При достижении температуры эксперимента делалась выдержка 1-1,5 часа, необходимая для окончательного расплавления и усреднения компонентов расплава, а затем в расплав погружался один из вольфрамовых катодов и проводился очистной электролиз. Очистной электролиз длился 1,0-1,5 часа при плотности тока порядка 10^-2 А/см². По завершении очистного электролиза катод с осадком поднимался в верхнюю часть реторты, а в расплав погружался второй электрод, при помощи которого производились основные исследования. После каждого опыта замерялась величина истиной глубины погружения катода, что исключало ошибку в определении плотности тока. Величина криолитового отношения (NaF:AlF₃) для всех опытов равнялась 2,8.