Лекция 14. Электролиз расплавов. Общие сведения.

Электролиз расплавов широко используется для получения легких, тугоплавких и редких металлов, фтора, хлора, для рафинирования металлов, получения сплавов. Перспективные области применения расплавленных электролитов – нанесение гальванических покрытий, химические источники тока. Большой интерес представляет применение расплавов в машиностроении для электрохимической очистки стального литья от пригара и окалины.

Электролиз расплавленных солей с получением металлов отличается от электролиза водных растворов разнообразием осуществления катодных процессов. К ним относятся: 1) электролиз с получением на катоде жидкого металла (алюминий, магний, натрий, литий); 2) электролиз с применением жидкого катода и образованием катодного сплава с последующей отгонкой получаемого металла (калий, кальций); 3) электролиз с получением твердой фазы на катоде (некоторые тугоплавкие металлы). На аноде, как правило, образуются газообразные продукты.

Наряду с производством первичных металлов все большее распространение находит электролитическое рафинирование металлов с целью получения конечного продукта повышенной чистоты и получение сплавов электролизом.

Интенсивность процесса электролиза расплавов в 25 – 100 раз превышает интенсивность электролиза водных растворов. Плотность тока на электродах при получении металлов из расплавленных сред может достигать 100 кА/м² (10 А/см²), тогда как соответствующая величина в водных растворах не превышает 1 кА/м² (0,1 А/см²). Однако к недостаткам процесса следует отнести большой расход электроэнергии, увеличение капитальных и эксплуатационных затрат на охрану окружающей среды, особенно при электролизе фторидов и хлоридов.

Металлы и сплавы, получаемые электролизом расплавленных сред, имеют одно существенное преимущество перед металлами и сплавами, выделяемыми из водных растворов: они содержат значительно меньше газов (водорода и др.).

Для электролиза расплавов характерна высокая температура процесса. В большинстве случаев необходимые температуры создаются за счет тепла, генерируемого в электролизере проходящим током. Электролиз расплавленных сред отличается от электролиза водных растворов физико-химическими свойствами электролитов. Для протекания электролиза необходимо присутствие ионов в электролите. В водных электролитах ионизации способствуют молекулы растворителя. В расплавах ионы образуются в основном в результате возбуждения молекул при высокой температуре.