LaF3-LiF-La2O3系熔盐物理化学性质的研究

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目前,稀土金属镧主要是采用氟化物-氧化物熔盐电解法生产的,电解质为LaF3-LiF系熔盐,电解原料为La203。而熔盐的物理化学性质是确定加料制度、电解质组成和电解温度等工艺参数的依据,也是研究熔体结构和电解机理等熔盐理论的基础。因此,全面系统地研究LaF3-LiF-La203系熔盐的物理化学性质具有非常重要的意义。本文首先利用X射线衍射技术确定了La203加入到LaF3-LiF系熔盐后的主要化学反应为:La203+LaF3=3LaOF,并通过差热分析确定了该反应为吸热反应,起始反应温度为451℃。再利用等温饱和平衡法和EDTA滴定分析法测定了La203在LaF3-LiF系熔盐中的饱和溶解度。当该熔盐的过热度在60℃以内时,La203达到溶解饱和状态的时间约为1.5小时,25LaF3-75LiF熔盐中La203的溶解度为1.9wt%~2.2wt%;30LaF3-70LiF熔盐中La203的溶解度为2.1wt%~2.4wt%; 35LaF3-65LiF熔盐中La203的溶解度为2.1 wt%~2.6wt%。其他条件一定的情况下,随着温度的升高和LaF3含量的增加,La203在LaF3-LiF系熔盐中的溶解度都增大。本文采用阿基米德法研究了LaF3-LiF系熔盐的密度随温度和组成的变化规律,并给出了LaF3-LiF系熔盐的密度与温度、LaF3摩尔含量的拟合方程。当熔盐的组成一定时,LaF3-LiF系熔盐的密度随温度的升高而线性减小;当熔盐的温度一定时,密度随La,F3含量的增加而线性增大。随着La203添加量的增加,LaF3-LiF系熔盐的密度先增大再减小,在饱和溶解度附近达到最大值。本文采用拉筒法研究了LaF3-LiF系熔盐的表面张力随温度和组成的变化规律,并给出了LaF3-LiF系熔盐的表面张力与温度、LaF3摩尔含量的拟合方程。当熔盐的组成一定时,LaF3-LiF系熔盐的表面张力随温度的升高而线性减小;当熔盐的温度一定时,表面张力随LaF3含量的增加而线性增大。随着La203添加量的增加,LaF3-LiF系熔盐的表面张力先增大再减小,在饱和溶解度附近达到最大值。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第1章 绪论第11-26页
    1.1 稀土元素的简介第11-12页
    1.2 稀土元素的应用第12-13页
    1.3 稀土资源的现状第13-17页
        1.3.1 世界稀土资源的现状第13-16页
        1.3.2 中国稀土资源的现状第16-17页
    1.4 熔盐电解法制取稀土金属的发展现状及趋势第17-21页
        1.4.1 发展现状第17-19页
        1.4.2 发展趋势第19-21页
    1.5 氟化物-氧化物系熔盐电解质物理化学性质的研究历程第21-24页
    1.6 本论文研究的意义及内容第24-26页
第2章 La_2O_3在LaF_3-LiF系熔盐中溶解度的研究第26-44页
    2.1 La_2O_3在LaF_3-LiF系熔盐中的化学反应研究第26-34页
        2.1.1 实验方法及方案第26-29页
        2.1.2 实验原料及装置第29-30页
        2.1.3 实验过程与结果第30-34页
    2.2 La_2O_3在LaF_3-LiF系熔盐中的溶解度测量第34-42页
        2.2.1 实验方法及方案第34-36页
        2.2.2 实验原料及装置第36-37页
        2.2.3 实验过程与结果第37-42页
    2.3 本章小结第42-44页
第3章 LaF_3-LiF-La_2O_3系熔盐密度的研究第44-55页
    3.1 实验方法及装置第44-47页
        3.1.1 密度的测量方法第44-46页
        3.1.2 密度的测量装置第46-47页
    3.2 实验原料及处理第47-48页
    3.3 实验过程第48页
        3.3.1 钼锤体积V的标定第48页
        3.3.2 熔盐密度的测量第48页
    3.4 密度测量方法的误差分析第48-49页
    3.5 实验结果及讨论第49-53页
        3.5.1 LaF_3-LiF系熔盐密度的测量第49-51页
        3.5.2 La_2O_3的添加量对LaF_3-LiF系熔盐密度的影响第51-53页
    3.6 本章小结第53-55页
第4章 LaF_3-LiF-La_2O_3系熔盐表面张力的研究第55-65页
    4.1 实验方法及装置第55-58页
        4.1.1 表面张力的测量方法第55-58页
        4.1.2 表面张力的测量装置第58页
    4.2 实验原料及处理第58页
    4.3 实验过程第58-59页
        4.3.1 钼拉筒仪器常数K的标定第58-59页
        4.3.2 熔盐表面张力的测量第59页
    4.4 表面张力测量方法的误差分析第59页
    4.5 实验结果及讨论第59-64页
        4.5.1 LaF_3-LiF系熔盐表面张力的测量第59-62页
        4.5.2 La_2O_3的添加量对LaF_3-LiF系熔盐表面张力的影响第62-64页
    4.6 本章小结第64-65页
第5章 结论第65-67页
参考文献第67-72页
致谢第72页
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