氯化胆碱添加剂对_Bmim_Cl_AlCl_3离子液体体系电解精炼铝的影响.pdfVIP

第 10卷第5 期 过 程 工 程 学 报 Vol.10 No.5 2010 年 1 0 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 2010 氯化胆碱添加剂对[Bmim]Cl−AlCl 离子液体体系电解精炼铝的影响 3 李 艳， 华一新， 张启波， 裴启飞， 崔 焱， 徐存英， 田国才 ( 昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南 昆明 650093) 摘 要：研究了 AlCl3 摩尔分数为 0.667 的[Bmim]Cl−AlCl3 离子液体体系中氯化胆碱(ChCl)添加剂对体系电导率及电 解精炼铝的影响. 结果表明，当 ChCl 浓度小于 8 mmol/L 时，体系的电导率随 ChCl 浓度增加而显著提高，但 ChCl 浓度进一步增加体系的电导率逐渐降低. 添加少量 ChCl 后，阴极还原峰电位正移，还原峰电流逐渐降低. 在温度 373 K 和电流密度 50 A/m2 条件下添加 5 mmol/L ChCl 进行恒电流电解，电解过程的槽电压显著降低，阴极电流效率显著 提高(接近 100%)，直流电耗仅为 0.611 kW⋅h/kg ，只有纯离子液体体系电解铝的 50%，且在低碳钢基体上得到的铝沉 积层光滑致密、晶粒细化. 关键词：铝；[Bmim]Cl−AlCl3 离子液体；添加剂；氯化胆碱；电解 中图分类号：TF114 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2010)05−0981−06 采用 AlCl /[Bmin]Cl 离子液体在低碳钢基体上电沉积 1 前 言 3 铝，结果表明电流密度和温度均会引起沉积层表面形貌 目前工业上原铝的精炼主要采用三层液电解精炼 和微观结构的变化，发现沉积层最优结晶取向均为(200); 法，操作温度为 1073∼1273 K，能耗高达 15∼18 kW⋅h/kg ， Reddy 等[24−26]采用 AlCl −[Bmim]Cl 离子液体在 378 K 3 且设备投资较高[1]. 随着铝生产和消费大幅度增长，产 温度下电解再生铝(A360)，可得到纯度为 99.89%的电解 生的废铝也不断增加，铝的再生问题也越来越受到关注. 铝，且电解过程的槽电压仅为 1 V，电流效率为 99%， 因此，迫切需要研究一种高效节能减排的铝生产新技术. 能耗约为 3.0 kW⋅h/kg ，并采用AlCl3−[Bmim]Cl 离子液 离子液体的出现为在低温下绿色电解产铝提供了 体在(376±2) K 下电解含铝仅 66.22%的铝基复合材料， 一种可能. 离子液体是指由有机阳离子与无机或有机阴 可获得纯度为 98.15% 的电解铝，阴极电流效率为 离子构成的、在室温或室温附近呈液体状态的盐类，又 70%∼90%，能耗为 3.2∼6.7 kW⋅h/kg ，发现电极修饰虽能 称室温熔盐[2]. 在金属的电解精炼方面，离子液体是一 降低沉积层枝晶化，但仍有明显的枝晶；Endres 等[27] 种理想的室温液态电解质，它融合了高温熔盐和水溶液 报道了在酸性离子液体[Emim]Cl−