熔鹽電解SiO₂制備單質(zhì)Si過程中,電解溫度、氣體分壓對(duì)SiO₂的電解還原反應(yīng)具有顯著影響。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明,在陰極電脫氧過程中SiO₂的穩(wěn)定性差,容易被電解還原生成單質(zhì)Si,而中間產(chǎn)物CaSiO₃穩(wěn)定性好,其進(jìn)一步電解還原相對(duì)困難。升高溫度有利于降低SiO₂和CaSiO₃的電脫氧反應(yīng)的吉布斯自由能和分解電壓。當(dāng)以石墨為陽極時(shí),氣體組成包括CO和CO₂,且各電解反應(yīng)的分解電壓隨著氣體分壓的增大而降低,有利于電解反應(yīng)的正向進(jìn)行。 

【文章來源】：礦冶. 2020,29(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

SiO2直接還原過程中可能發(fā)生電極反應(yīng)的ΔGθ-T關(guān)系圖

根據(jù)表2的計(jì)算過程，為研究陽極氣體分壓對(duì)反應(yīng)分解電壓的影響，假定溶解在熔鹽中的[CaO]和金屬[Ca]的活度關(guān)系為：a[CaO]=a[Ca]=e-1，電解溫度為900℃，得到分解電壓與CO、CO2分壓之間的關(guān)系，如圖2(a）和（b）所示。結(jié)合表2和圖2可以看出，氣體成分以及分壓對(duì)電解反應(yīng)各有影響。當(dāng)陽極氣體為CO時(shí)，SiO2、CaSiO3、CaO的分解電壓（如900℃下分別為0.7、0.93、1.54V）均略低于陽極氣體為CO2時(shí)各氧化物的分解電壓（如900℃下分別為0.79、1.02、1.63V）。當(dāng)改變氣體分壓值，從圖2中可以看出，分解電壓與氣體分壓的對(duì)數(shù)lnPCO和lnPCO2之間呈現(xiàn)出線性關(guān)系，隨著氣體分壓對(duì)數(shù)值的增大，各反應(yīng)的分解電壓略微降低。以反應(yīng)1為例，在900℃下，當(dāng)lnPCO為-1時(shí)，反應(yīng)的分解電壓為0.75V，當(dāng)提升lnPCO至0時(shí)，反應(yīng)的分解電壓降低至0.7V，暗示了陽極氣體CO、CO2分壓的升高將能夠降低各電解反應(yīng)的分解電壓，使得各反應(yīng)的過電壓增大，導(dǎo)致氧化物電脫氧反應(yīng)速度加快。3 結(jié)論


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