NaF-AlF3-CaF2-KF/LiF/Al2O3体系分子比的Raman光谱法测定研究

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作者高瑞卿
来源东北大学
出版年2020
摘要
铝电解质是电解铝过程中不可或缺的一部分,从氧化铝的溶解到铝液在阴极的析出,整个电解的过程都是以铝电解质为介质进行的,铝电解质的变化直接影响着整个电解过程。因此,为了电解的顺利进行,保证铝电解质的相关参数在合适的范围之内是很重要的,分子比是铝电解质的重要参数之一。另外,我国的部分铝土矿中存在锂、钾等杂质,使用其作为原料制备的氧化铝进行铝电解生产会在电解质中出现锂、钾富集的情况,这给铝电解质分子比的测定带来了困难。另一方面,近年来,采用Raman光谱法对铝电解质的研究不断深入,这为铝电解质分子比的测定提供了新的方向。本文对不同分子比、不同氧化铝和添加剂含量的NaF-AlF3-CaF2-KF/LiF/Al2O3体系进行了 Raman光谱研究,分析了加入添加剂及氧化铝后Raman光谱的特征峰参数变化,探讨了各参数与各体系组成的关系,建立它们之间的联系,为进一步使用Raman光谱法测定铝电解质分子比奠定了基础。首先,研究了 NaF-AlF3-LiF、NaF-AlF3-KF 和 NaF-AlF3-CaF2体系。结果表明,AlF63-和Al3F145-离子团Raman特征峰的Raman位移随着碱金属阳离子的改变而发生偏移;当添加剂的含量一定时,随着体系分子比的增加,A13F145-与AlF63-离子团v1峰的强度比降低,得到了不同添加剂含量下分子比与峰强度比之间关系的拟合方程。其次,研究了 NaF-AlF3-CaF2-LiF、NaF-AlF3-CaF2-KF体系。结果表明,当添加剂的含量一定时,随着体系分子比的增加,AlF63-离子团v5峰与v1峰的强度比降低,得到了不同添加剂含量下分子比和AlF63-离子团v5峰与v1峰强度比之间关系的拟合方程。最后,研究了 NaF-AlF3-4wt%LiF-Al2O3体系。发现当Al2O3的含量一定时,随着体系分子比的增加,AlF63-和Al3F145-离子团的v1峰Raman位移、半高宽以及A13F145-与AlF63-离子团v1峰的强度比降低。进而对NaF-AlF3-4wt%KF-A12O3和NaF-AlF3-4wt%CaF2-Al2O3体系进行了研究。结果表明,Al2O3的加入使各体系Raman特征峰发生了蓝移;当Al2O3的含量一定时,随着体系分子比的增加,A13F145-与AlF63-离子团v1峰的强度比减小;凝固态试样中,O元素仍以Al2O3的形式存在,A12O3的含量与体系Raman光谱特征峰参数无明显的关系。

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