Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение взаимодействия оксида церия с хлоридно-фторидными расплавами щелочных металлов для производства лигатур Al-Ce

ФИО: Спиряев В.В.

Направление: Металлургия

Научный руководитель: д.т.н., проф. Москвитин В.И., асп. Козловский Г.А.

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Цветных металлов и золота

Академическая группа: МЦМ-11-1

В литейном производстве с целью упрочнения некоторых алюминиевых сплавов в качестве компонента применяется церий. Церий в эти сплавы вводится в качестве лигатуры.

Часто лигатуры производят алюминотермическим восстановлением лиганда из его соединений, растворенных в солевых системах галогенидов щелочных металлов. Одним из наиболее доступных соединений, содержащих церий, является оксид церия (IV). Изучена растворимость оксида церия в расплаве NaF-AlF3 в зависимости от криолитового отношения (мольного отношения NaF/AlF3), результаты представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Растворимость CeO2 в системе NaF-AlF3. Т = 1050°С.

Отмечается низкая растворимость оксида церия в криолите (не более 0,7% при К.О. равном 3).

В работе была проведена термодинамическая оценка возможных реакций взаимодействия оксида церия с компонентами солевого расплава:

CeO2 + 4NaF = CeF4 + 2Na2O (2)

CeO2 + 6NaF = Na2CeF6 + 2NaF (3)

CeO2 + 2NaF + (4/3)AlF3 =Na2CeF6 + (2/3)Al2O3 (4)

CeO2 + 2KF + (4/3)AlF3 =K2CeF6 + (2/3)Al2O3 (5)

CeO2 + 2NaF + (4/3)AlF3 + 2KCl = K2CeF6 + (2/3)Al2O3 + 2NaCl (6)

Результаты расчетов ΔGT0 выше написанных реакций при различных температурах приведены в таблице 1.

№ реакции ΔG0T, кДж/моль
800°С 850°С 900°С 950°С 1000°С
1 358,4 357,2 356 354,8 353,6
2 488,0 479,3 470,6 461,9 453,2
3 539,9 538,1 536,2 534,3 532,4
4 –39,3 –41,1 –42,9 –44,8 –46,6
5 –49,3 –51,1 –52,9 –54,8 –56,6
6 30,5 26,3 22,1 17,9 13,7

Из таблицы 1 видно, что по реакциям 4, 5 и 6 возможно образование комплексных солей, содержащий церий, таких как Na2CeF6 и K2CeF6.