THE DENSITY AND ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF MOLTEN SALT MIXTURES OF BERYLLIUM FLUORIDE WITH ALKALINE METALS CHLORIDE

A. V. Krylosov; Крылосов А. В.; I. B. Polovov; Половов И. Б.; O. I. Rebrin; Ребрин О. И.

doi:10.31857/S0235010623010061

Плотность и электропроводность расплавленных солевых смесей фторида бериллия с хлоридами щелочных металлов

Авторы: Крылосов А.В.¹, Половов И.Б.¹, Ребрин О.И.¹
Учреждения:
1. Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина
Выпуск: № 1 (2023)
Страницы: 89-98
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0235-0106/article/view/138536
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010623010061
EDN: https://elibrary.ru/HEKXTS
ID: 138536

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация

Сведения о плотности и электропроводности солевых расплавов представляют интерес как для оценки возможности их использования для электролитического получения и рафинирования бериллия и других технологических процессов, так и анализа возможного взаимодействия компонентов. Данные о плотности расплавленных солевых систем, содержащих фторид бериллия и хлориды щелочных металлов, получены методом гидростатического взвешивания. Шар-поплавок и нить подвеса были выполнены из платины. В качестве материала тигля и чехла термопары использовали окись бериллия. В системах BeF₂–MeCl (Me = Li, Na, K, Cs) и BeF₂–(Li–K)_эвт–Cl исследовано от 9 до 14 расплавленных солевых смесей, содержащих от 0 до 100% фторида бериллия, при повышении температуры на 100–200 К от температуры плавления смеси со средним шагом 10 К. В связи с особенностями поведения индивидуального фторида бериллия при нагревании выше температуры плавления (высокая вязкость и интенсивное испарение) плотность расплавленной соли измеряли методом максимального давления в газовом пузырьке. Одновременно с плотностью капиллярным методом была измерена электропроводность этих расплавов. Материал измерительной ячейки – окись бериллия, измерительные электроды – платиновые стержни диаметром 1 мм. Постоянную ячейки определяли и регулярно контролировали по расплаву высокочистого хлорида калия. Все операции по подготовке солевых смесей, отбору проб для химического анализа и измерение свойств проводили в изолированной атмосфере сухого и дополнительно очищенного аргона. Результаты измерений представлены на графиках и в форме полиномов первого и второго порядка, отражающих зависимость плотности и электропроводности от температуры для различных составов солевых смесей. Значения одновременно измеренных величин плотности и электропроводности использовали для расчета молярного объема и молярной электропроводности электролитов. Изотермы молярного объема имеют практически линейный характер, что указывает на слабое взаимодействие компонентов расплава. Изотермы молярной электропроводности имеют характерный перегиб в области составов, содержащих около 30 мол. % фторида бериллия, что может быть связано с образованием комплексных соединений в жидкой фазе.

Ключевые слова

фторид бериллия, расплавы, хлоридно-фторидный электролит, плотность, электропроводность, хлориды щелочных металлов, эвтектика

Список литературы

Делимарский Ю.К., Зарубицкий О.Г. Электролитическое рафинирование тяжелых металлов в ионных расплавах. М.: Металлургия, 1975.
Щеголев В.И., Лебедев О.А. Электролитическое получение магния. М.: Руда и металлы, 2002.
Петров П.А., Шариков Ю.В. Математическое моделирование подсистемы управления алюминиевым электролизером с обожженными анодами // Цветные металлы. 2006. 10. С. 81–84.
Arkhipov P.; Tkacheva O. The electrical conductivity of molten oxide-fluoride cryolite mixtures // Materials. 2021. 14. 7419.
Ефремов А.Н., Кулик Н.П., Катаев А.А., Аписаров А.П., Редькин А.А., Чуйкин А.Ю., Архипов П.А., Зайков Ю.П. Электропроводность, плотность и температура ликвидуса эквимольной смеси KCl–PbCl2 с добавками оксида свинца // Известия вузов. Цветная металлургия. 2016. 5. С. 10–16.
Ивановский Л.Е., Хохлов В.А., Казанцев Г.Ф. Физическая химия и электрохимия хлоралюминатных расплавов. М.: Наука, 1993.
Минченко В.И., Степанов В.П. Ионные расплавы: упругие и калорические свойства. Екатеринбург: ИВТЭ УрО РАН. 2008.
Катышев С.Ф., Десятник В.Н. Плотность и поверхностное натяжение расплавов системы NaF–NaCl–ZrF4 // Атомная энергия. 1998. 84. 1. С. 61–64.
Катышев С.Ф., Широкова Н.В., Теслюк Л.М. Электропроводность расплавленных смесей LiCl–KF–ZrF4 // Электрохимия. 2017. 53. № 5. С. 618–621.
Смирнов М.В., Степанов В.П., Хохлов В.А. Ионная структура и физико-химические свойства галогенидных расплавов. // Расплавы. 1987. № 1. С. 64–73.
Широкова Н.В. Физико-химические свойства расплавленных смесей фторида циркония с галогенидами щелочных металлов. Автореферат дис. … канд. хим. наук. Екатеринбург, 2010.
Десятник В.Н., Катышев С.Ф., Распопин С.П. Физико-химические свойства расплавов тетрахлорида урана с хлоридами щелочных металлов // Атомная энергия. 1977. 42. № 2. С. 99–103.
Клименков А.А., Курбатов Н.Н., Распопин С.П., Червинский Ю.Ф. Плотность расплавленных смесей фторида бериллия с фторидами щелочных металлов // III Уральский научный семинар по хим. реакциям и проц. в распл. электролитов: Тез. докл. Пермь. 1982. С. 112–113.
Ребрин О.И., Мордовин А.Е., Ничков И.Ф. Система BeCl2–LiCl // Журн. неорганической химии. 1985. 30. № 10. С. 2663–2665.
Ребрин О.И., Ничков И.Ф., Мордовин А.Е. Плотность и электропроводность расплавленных солевых смесей хлоридов бериллия и натрия // Журн. физической химии. 1983. LVII. № 3. С. 725–728.
Ребрин О.И., Мордовин А.Е., Ничков И.Ф. Система BeCl2–CsCl // Журн. неорганической химии. 1986. 31. № 6. С. 1519–1521.