杂质对镁电解过程中的影响

李万利

摘要：电解是氯化镁电解的关键因素之一。电解过程与主要技术经济指标直接相关，如电流效率和功耗。对电解过程的影响，除了电极结构、极距、电解温度、电流密度、电解液成分、杂质的含量对电解槽电解过程的影响，主要原因是电解液中杂质的存在会导致电解质化学和物理性质和电解过程的变化，破坏了正常的电解电解质、镁、氯循环，使电解电流大大降低。因此，对镁电解过程中杂质的研究将有利于提高镁电解槽的电流效率和工艺的改进。

关键词：杂质；镁电解过程

前言：镁是最轻的结构金属材料之一，国内冶金工业主要是由热还原产生的。氯化镁电解原理主要用于钛海绵钛的生产和盐湖水（或海水）的镁生产。氯化镁电解生产镁的优点是没有粉尘污染和更少的二氧化碳污染。缺点在于原材料的高要求和复杂的工艺流程。镁法海绵钛生产工厂，使用MgCl2海绵钛生产的副产品为原料生产电解金属镁还原TlCl4海绵钛原料，不仅可以充分利用海绵钛生产副产品MgCl2物质平衡的实现，也可以使用大部分的热量，氯化镁的摆脱繁杂的过程；此外，镁钛海绵生产的副产物MgCl2，比由盐湖水（或海水）制成的MgCl2高得多，这有利于电解生产镁。

1镁的性能

镁合金材料比例较低，但比强度，比刚度性能优良的铸造和机械加工后，秦合金和合金钢，铝合金，显然是比远远高于工程塑料抗冲击，良好的阻尼性能，可加工、回收性能优于铝合金在减少噪音，减震，减震，安全性和舒适性优于铝和铸铁的耐蚀性优于铁，添加镁，钙和其他合金元素可以提高耐蚀性良好的电磁屏蔽性能，除碱、煤油、汽油、和矿物油稳定，镁合金具有无毒，无磁，抗疲劳强度和不易破碎，如性能、金属镁及其合金被称为新世纪“绿色”工程材料。

镁合金和镁合金的优异性能在冶金、化工、电化学防腐等领域得到了广泛的应用。其中镁合金在汽车、家电、通信电子、便携式工具、航空航天、军工等领域具有广阔的应用前景。镁合金的发展在本世纪开始，飞机和赛车的兴起导致了减少汽车和宇宙飞船中镁合金的重量。在本世纪初，汽车制造商开始考虑使用镁合金来制造汽车零部件以应对全球石油危机，以减少燃料消耗。年代以后，随着世界发达国家提出越来越严格限制汽车尾气排放，使镁合金在汽车中的应用急剧增加同时，视频计算机通信行业部分减震、热导率、抗冲击性能的特殊要求，镁合金已取代工程塑料成为镁合金外壳材料的发展趋势，可广泛应用于相机、相机、投影仪、视频等数码产品的外壳和掌上电脑、电视家用电器，如装饰等。镁作为一种轻量化的节能材料，在汽车工业中得到了广泛的研究和发展。镁合金的抗振动、减振性能、高抗弯刚度和优良的切削性能决定了镁合金在车床加工和高速运输中的强度。

2杂质对镁电解过程的影响

2.1水分对氯化镁或卤素的影响，在电解池中加入一定量的水。熔体中的水只能以MgOHCL的形式存在，通常包含0.2%-0.3%的水，固体NaCL和KCL添加到电解槽中，以调节电解质的组成，有更多的粘附水。生产实践证明，当将水加入固体物料的电池数量时，由于水分蒸发的急剧增加和一些水分使大气镁水解产生HCL气体，在电解液中煮沸一段时间。当新的电解槽启动时，炉内壁的水干燥不完整，在启动时排放，会导致新启动的电解槽产生2-3天的沸腾。

2.2铁主要是由电解液中的氯化镁或卤素产生的，主要是在电解质中以FeCl3和FeCl2的形式存在。由于eF1C3的分解电压较低，可以在电解过程中分解eF1C3，在阳极上沉淀出氯，在阴极上沉淀出海绵铁。在阴极表面沉积的海绵铁可以在阴极表面形成钝化膜，降低电流效率。实践表明，电解液含有eF0。在5%的电解时间后，eF的浓度迅速下降到0.05%（主要为eFCL，电解），然后慢慢下降到0.02%（MgC12和FeCL，常见的电解）。另外，电解过程中的一些eF1C3被还原为阴极中的FeCl：在阳极中，它被重新氧化成FeCl：因此，即使在电解液中少量的铁也能迅速降低镁的电流效率。氧化镁是氯化镁电解过程中主要的杂质之一，主要由氯化镁电解液中的电池和电解过程中的人组成，氯化镁、氧化镁等的水解也可以产生m4。在电解过程中，MgO沉积在电解槽的底部，形成一个段塞，在夹带中形成金属镁（通常含有矿渣中的Mg3%，导致镁的流失）。MgO很容易沉积在阴极表面，使阴极表面钝化，电流效率降低。

3降低杂质含量的措施

电解液中杂质含量虽小，但对电解过程的效率有很大影响。在倡导低碳经济和节能环保的背景下，镁电解作为一种高能耗产业，迫切需要提高电解过程的效率，降低电解生产能耗。在没有经济效益的情况下，不可能完全消除电解质中的杂质；然而，将电解液中杂质含量降低到允许范围是可行的，经济效益是明显的，特别是对Fe、Ti和O，对电解过程有很大的影响。

3.1氯化镁沉淀槽。

除了Fe和Ti镁是活性金属，它们的活性比Fe和Ti更强，它们能够将MgCl2中的离子形态Fe和Ti降低成单一形态。在镁电解车间，金属镁含量非常丰富，在MgCl2中使用镁替代铁和钛离子是可行的。氯化镁坦克的计划可以实现：氯化镁保持喂养室流体的表层沉降槽500㎏液态镁，镁液与新的MgCl2融化在自由铁和钛离子的置换。根据相似相容性原理，熔体中的大部分铁和钛都进入了液态镁，大大降低了MgCl2中的铁和钛含量。由于氯化镁槽的独特结构设计，熔体中的液态镁很少在上升过程中进入进给室，这就保证了液态镁不会随着MgCl2熔体进入电解槽。

3.2防止O进入电解池。

通过以上可知，O主要由电解液中的材料和空气中的水分组成，氧化镁的响应，MgO（或MgOHCl）的损伤参与阴极的过程，阴极表面钝化膜，极化电位增加。电解液中的O以MgO的形式缓慢下沉，产生渣化，这需要很长的时间。因此，即使很少的O进入电解液，对电解槽的影响可能持续一天或更长时间；为了保证电解池的高电流效率，必须防止O进入细胞。为了防止O进入细胞，避免接触空气，并进一步脱水将固体原料添加到电解槽中。采用氯化镁的方法，将密封袋装进氩气，确保在运输过程中处于微正压状态。氯化镁沉淀池的整个过程均以氩为荷，正压保持在50Pa左右。杜绝食材非法操作。当电解液被其他基团补充时，固体原料可以在干燥室完全脱水，然后可以尽快添加电解槽。或者，原料可以混合和融化成比例，在上清液提取之前的24小时内。

镁电解槽电解室的密封效果一般较好，但由于在镁腔内进行日常操作，很难密封，可以采用微正压保护。此外，控制较低的电解温度也可以防止MgCl2的水解，减少水进入电解液。通过在电解液中加入1%~1.5%的CaF2，可以改善液体镁的聚集，使电解质能够在液态镁层表面涂上良好的涂层，以避免液态镁的氧化。严重：电解槽阴极钝化导致电流效率明显下降，槽电压略有上升，电解液表面张力变大导致沸腾现象或电解液。

结语：为了获得更好的电解指标，必须使电解液中杂质的含量不得超过允许值。在生产实践中，有时为了简化流程，节省一些杂质的净化过程，由电解槽氯化镁或某种光卤石杂质含量大大超过许用值，但合理性必须由技术和经济比较，以吨镁成本降到最低。在镁冶炼原料中去除杂质应根据原料的成分、技术和经济等方面进行综合考虑。

参考文献：

[1]方晓春，胡延昭.镁电解过程电解质除杂工艺实践[J].轻金属，2012.

[2]晋心文.镁电解原料氯化镁微量杂质脱除技术[D].华东理工大学，2010.

[3]王永利，王秀兰.杂质对镁电解过程中的影响[J].张家口师专学报，2003.

[4]梁纶满.杂质对镁电解过程的影响及除去杂质的方法[J].轻金属，1998.