ПОЛУЧЕНИЕ СПЛАВА AL-Y ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РАСПЛАВА KF-NaF-ALF3-Y2O3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Одним из путей повышения эффективности алюминиевого производства является использование низкоплавких электролитов и получение востребованных лигатур алюминия. Ранее было отмечено, что эффективным является получение лигатур алюминия при электролизе низкотемпературных электролитов, позволяющее организовать производство без необходимости получения индивидуальных легирующих элементов и алюминия. Актуальным как с практической, так и с научной точки зрения является изучение возможности получения лигатур алюминия с такими электроотрицательными элементами как скандий, иттрий, стронций, кальций и др. В настоящей работе изучена возможность получения лигатуры Al-Y при электролизе низкоплавкого электролита на основе системы KF-AlF3с добавкой Y2O3и температурой 800°С. Для этого в исследуемом расплаве с разным содержанием оксида иттрия методом хроновольтамперометрии исследована кинетика катодного процесса на молибденовом и стеклоуглеродном электроде. Показано, что добавкаY2O3практически не сказывается на ходе вольтамперных зависимостей и на механизме процесса, повышая катодные токи восстановления ионов алюминия и иттрия, а также анодные токи окисления продуктов катодной реакции. На основании электрохимических измерений предположено, что совместное восстановление алюминия с иттрием возможно при плотностях тока выше 0.4-0.5 А/см2. Изучен процесс получения сплавовAl-Yв расплаве KF-NaF-AlF3с добавкой 1 мас.% Y2O3в условиях алюминотермического синтеза и при гальваностатическом электролизе расплава при катодной плотности тока 0.5 и 1.0 А/см2. В результате алюминотермического восстановления получен сплав с содержанием иттрия не выше 0.07 мас.%, в то время как при электролизе получены лигатуры Al-Y с содержанием иттрия от 0.75 до 1.28 мас.%. Полученные величины соответствуют извлечению иттрия из его оксида 4.4; 47.5 и 81.3. Сделано предположение, что увеличение длительности синтеза и периодическая подгрузка Y2O3 в расплав позволят получать лигатуры Al-Yс повышенным содержанием иттрия.

Об авторах

А. В. Руденко

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: a.v.suzdaltsev@urfu.ru
620137, Екатеринбург, ул. Академическая, 20

А. А. Филатов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.v.suzdaltsev@urfu.ru
620137, Екатеринбург, ул. Академическая, 20

А. В. Суздальцев

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет

Email: a.v.suzdaltsev@urfu.ru
620137, Екатеринбург, ул. Академическая, 20; 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 28

Список литературы

  1. Li X., Lin J., Liu C., Liu A., Shi Z., Wang Z., Jiang S., Wang G., Liu F. Research on aluminum electrolysis from 1970 to 2023: A bibliometric analysis // JOM. 2024. 76. 3265–3274.
  2. Aarhaug T.A., Ratvik A.P. Aluminium primary production off-gas composition and emissions: An overview // JOM. 2019. 71. 2966–2977.
  3. Padamata S.K., Singh K., Haarberg G.M., Saevarsdottir G., Review-Primary production of aluminium with oxygen evolving anodes // J. Electrochem. Soc. 2023. 170. 073501.
  4. Катаев А.А., Каримов К.Р., Чернов Я.Б., Кулик Н.П., Малков В.Б., Антонов Б.Д., Вовкотруб Э.Г., Зайков Ю.П. Смачивание низкоплавким криолитом и жидким алюминием боридных катодных покрытий // Расплавы. 2009. № 6. 62–68.
  5. Яценко С.П., Овсянников Б.В., Ардашев М.А., Сабирзянов А.Н. Цементационное получение «мастер-сплава» из фторидно-хлоридных расплавов // Расплавы. 2006. №5. 29–36.
  6. Ткачева О.Ю., Катаев А.А., Редькин А.А., Руденко А.В., Дедюхин А.Е., Зайков Ю.П. Флюсы для получения сплавов алюминий-бор // Расплавы. 2016. № 5. 387–396.
  7. Москвитин В.И., Махов С.В. О возможности получения алюминиево-скандиевой лигатуры в алюминиевом электролизере // Цветные металлы. 1998. № 7. 43–46.
  8. Нерубащенко В.В., Крымов А.П., Галочка В.Г., Напалков В.И., Тарарышкин В.И. Получение алюминиевых лигатур в электролизных ваннах // Цветные металлы. 1980. №12. 47–48.
  9. Суздальцев А.В., Филатов А.А., Николаев А.Ю., Панкратов А.А., Молчанова Н.Г., Зайков Ю.П. Извлечение скандия и циркония из их оксидов при электролизе оксидно-фторидных расплавов // Расплавы. 2018. №1. 5–13.
  10. Суздальцев А.В., Николаев А.Ю., Зайков Ю.П. Обзор современных способов получения лигатур Al-Sc // Цветные металлы. 2018. №1. 69–73.
  11. Бажин В.Ю., Косов Я.И., Лобачева О.Л., Джевага Н.В. Синтез скандиево-иттриевых лигатур на основе алюминия // Металлы. 2015. № 4. 9–14.
  12. Меньшикова С.Г., Ширинкина И.Г., Бродова И.Г., Бражкин В.В. Структура сплаваAl90Y10при кристаллизации под давлением // Расплавы. 2019. № 1. 18–23.
  13. Гилев И.О., Шубин А.Б., Котенков П.В. Термодинамические свойства расплавов бинарной системыAl–Y // Расплавы. 2021. № 5. 469–481.
  14. Rudenko A.V., Tkacheva O.Y., Kataev A.A. Low-temperature electrolytic production of aluminum–REM alloys in cryolite melts // Rus. Metall. 2023. 1069–1075.
  15. Николаев А.Ю., Ясинский А.С., Суздальцев А.В., Поляков П.В., Зайков Ю.П. Вольтамперометрия в расплаве и суспензиях KF-AlF3-Al2O3 // Расплавы. 2017. №3. 214–225.
  16. Wei Z., Peng J., Wang Y., Liu K., Di Y., Sun T. Cathodic process of aluminum deposition in NaFAlF 3-Al2O3 melts with low cryolite ratio // Ionics. 2019. 25. 1735–1745.
  17. Суздальцев А.В., Храмов А.П., Зайков Ю.П. Углеродный электрод для электрохимических исследований в криолит-глиноземных расплавах при 700 – 960°С // Электрохимия. 2012.48. 1251–1263.
  18. Rudenko A.V., Tkacheva O.Yu. Dynamic viscosity of KF-NaF-AlF3 cryolite melts with Sc2O3 and Y2O3 additions // Rus. Metall. 2024. 233–238.
  19. Ambrova M., Jurisova J., Danielik V., Gabcova J. On the solubility of lanthanum oxide in molten alkali fluorides // J. Therm. Anal. Calorim. 2008. 91. 569–573.
  20. Liu Sh., Du Y., Chen H. A thermodynamic reassessment of the Al–Y system // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2006. 30. 334–340.
  21. Li X., Lin J., Liu C., Liu A., Shi Z., Wang Z., Jiang S., Wang G., Liu F. Research on aluminum electrolysis from 1970 to 2023: A bibliometric analysis // JOM. 2024. 76. 3265–3274.
  22. Aarhaug T.A., Ratvik A.P. Aluminium primary production off-gas composition and emissions: An overview // JOM. 2019. 71. 2966–2977.
  23. Padamata S.K., Singh K., Haarberg G.M., Saevarsdottir G., Review-Primary production of aluminium with oxygen evolving anodes // J. Electrochem. Soc. 2023. 170. 073501.
  24. Kataev A.A., Karimov K.R., Chernov Ya.B., Kulik N.P., Malkov V.B., Antonov B.D., Vovkotrub E`.G., Zajkov Yu.P. Smachivanie nizkoplavkim kriolitom i zhidkim alyuminiem boridny`x katodny`x pokry`tij // Rasplavy`. 2009. № 6. 62–68. [In Russian]
  25. Yacenko S.P., Ovsyannikov B.V., Ardashev M.A., Sabirzyanov A.N. Cementacionnoe poluchenie «master-splava» iz ftoridno-xloridny`x rasplavov // Rasplavy.` 2006. №5. 29–36. [In Russian]
  26. Tkacheva O.Yu., Kataev A.A., Red`kin A.A., Rudenko A.V., Dedyuxin A.E., Zajkov Yu.P. Flyusy` dlya polucheniya splavov alyuminij-bor // Rasplavy`. 2016. № 5. 387–396. [In Russian]
  27. Moskvitin V.I., Maxov S.V. O vozmozhnosti polucheniya alyuminievo-skandievoj ligatury` v alyuminievom e`lektrolizere // Czvetny`e metally`. 1998. № 7. 43–46. [In Russian]
  28. Nerubashhenko V.V., Kry`mov A.P., Galochka V.G., Napalkov V.I., Tarary`shkin V.I. Polucheniealyuminievy`x ligatur v e`lektrolizny`x vannax // Czvetny`e metally.` 1980. №12. 47–48. [In Russian]
  29. Suzdal`cev A.V., Filatov A.A., Nikolaev A.Yu., Pankratov A.A., Molchanova N.G., Zajkov Yu.P. Izvlechenie skandiyai cirkoniya iz ix oksidov pri e`lektrolize oksidno-ftoridny`x rasplavov // Rasplavy.` 2018. №1. 5–13. [In Russian]
  30. Suzdal`cev A.V., Nikolaev A.Yu., Zajkov Yu.P. Obzor sovremenny`x sposobov polucheniya ligatur Al-Sc // Czvetny`e metally`. 2018. №1. 69–73. [In Russian]
  31. Bazhin V.Yu., Kosov Ya.I., Lobacheva O.L., Dzhevaga N.V. Sintez skandievo-ittrievy`x ligatur na osnove alyuminiya // Metally`. 2015. № 4. 9–14. [In Russian]
  32. Men`shikova S.G., Shirinkina I.G., Brodova I.G., Brazhkin V.V. Struktura splava Al90Y10 pri kristallizacii pod davleniem // Rasplavy`. 2019. № 1. 18–23. [In Russian]
  33. Gilev I.O., Shubin A.B., Kotenkov P.V. Termodinamicheskie svojstva rasplavov binarnoj sistemy` Al–Y // Rasplavy`. 2021. № 5. 469–481. [In Russian]
  34. Rudenko A.V., Tkacheva O.Y., Kataev A.A. Low-temperature electrolytic production of aluminum–REM alloys in cryolite melts // Rus. Metall. 2023. 2023. 1069–1075.
  35. Nikolaev A.Yu., Yasinskij A.S., Suzdal`cev A.V., Polyakov P.V., Zajkov Yu.P. Vol`tamperometriyav rasplave i suspenziyax KF-AlF3-Al2O3 // Rasplavy`. 2017. №3. 214–225. [In Russian]
  36. Wei Z., Peng J., Wang Y., Liu K., Di Y., Sun T. Cathodic process of aluminum deposition in NaFAlF3-Al2O3 melts with low cryolite ratio // Ionics. 2019. 25. 1735–1745.
  37. Suzdal`cev A.V., Xramov A.P., Zajkov Yu.P. Uglerodny`j e`lektrod dlya e`lektroximicheskix issledovanij v kriolit-glinozemny`x rasplavax pri 700 – 960°C // E`lektroximiya 2012. 48. 1251–1263.
  38. Rudenko A.V., Tkacheva O.Yu. Dynamic viscosity of KF-NaF-AlF3 cryolite melts with Sc2O3 and Y2O3 additions // Rus. Metall. 2024. 2024. 233–238. [In Russian]
  39. Ambrova M., Jurisova J., Danielik V., Gabcova J. On the solubility of lanthanum oxide in molten alkali fluorides // J. Therm. Anal. Calorim. 2008. 91. 569–573.
  40. Liu Sh., Du Y., Chen H. A thermodynamic reassessment of the Al–Y system // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2006. 30. 334–340.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».