Журналы →  Цветные металлы →  2017 →  №11 →  Назад

К 85-летию академической науки Урала
Название Совместная растворимость оксидов алюминия и скандия в расплаве натриевого криолита
DOI 10.17580/tsm.2017.11.04
Автор Руденко А. В., Катаев А. А., Закирьянова И. Д., Ткачева О. Ю.
Информация об авторе

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия:

А. В. Руденко, аспирант, эл. почта: a.rudenko@ihte.uran.ru
А. А. Катаев, мл. науч. сотр.
И. Д. Закирьянова, вед. науч. сотр.
О. Ю. Ткачева, вед. науч. сотр.

Реферат

Совместная растворимость оксидов Sc2O3 и Al2O3 в расплаве натриевого криолита NaF – AlF3 с криолитовым отношением 2,3 исследована методами термического анализа и рамановской спектроскопии. Измерена  температура ликвидуса квазибинарных фазовых диаграмм [(NaF – AlF3) – Sc2O3] – Al2O3 и [(NaF – AlF3) – Al2O3] – Sc2O3, которые имеют эвтектический минимум, смещающийся с увеличением концентрации «фиксированного» оксида в сторону уменьшения концентрации добавляемого оксида. Найдено, что растворимость Sc2O3 в расплаве NaF – AlF3 составляет 4,5 % (мол.) при 980 оC и зависит от величины растворимости Al2O3 при определенном составе электролита и температуре, но при этом совместная растворимость оксидов скандия и алюминия превышает величину растворимости каждого из оксидов по отдельности. Это явление может быть объяснено различием в механизме взаимодействия Al2O3 и Sc2O3 с расплавом натриевого криолита. Рамановские спектроскопические исследования закаленных образцов (NaF – AlF3) – Sc2O3 и (NaF – AlF3) – Sc2O3 – Al2O3 показали, что, в отличие от Al2O3, химическое растворение Sc2O3 протекает в две стадии с образованием комплексных ионов ScF63–, Al2OF62– и Sc2OF62–. Однако при высоких концентрациях растворенного оксида алюминия в спектрах были зафиксированы только оксифторидные комплексы алюминия и скандия.

Ключевые слова Оксид скандия, оксид алюминия, натриевый криолит, растворимость, фазовая диаграмма
Библиографический список

1. Махов С. В., Москвитин В. И. Современная технология получения алюминиево-скандиевой лигатуры // Цветные металлы. 2010. № 5. С. 95, 96.
2. Yang Sh., Gao B., Wang Zh., Shi Zh., Ban Y., Kan H., Cao X., Qiu Zh. Preparation of Al – Sc alloys by molten salts electrolysis // Innovations in Electrometallurgy (TMS Annual Meeting). 2007. P. 54–57.
3. Shtefanyuk Yu., Mann V., Pingin V., Vinogradov D., Zaikov Yu., Tkacheva O., Nikolaev A., Suzdaltsev A. Production of Al – Sc alloy by electrolysis of cryolite-scandium oxide melts // Light Metals. 2015. January. P. 589–593.
4. Москвитин В. И., Махов С. В. О возможности получения алюминиево-скандиевой лигатуры в алюминиевом электролизере // Цветные металлы. 1998. № 7. С. 43–46.
5. Яценко С. П., Скачков В. М., Яценко А. C. Получение лигатур на основе алюминия методом высокотемпера тур ных обменных реакций в расплавах солей. V. Инжекция технологических порошков в жидкий алюминий // Расплавы. 2011. № 4. С. 41–46.
6. Zaikov Yu., Tkacheva O., Suzdaltsev A., Kataev A., Shtefanyuk Yu., Pingin V., Vinogradov D. Lab scale synthesis of Al–Sc alloys in NaF – AlF3 – Al2O3 – Sc2O3 melt // Advance materials research. 2015. Vol. 1088. P. 213–216.
7. Напалков В. И., Махов С. В. Легирование и модифицирование магния и алюминия. — М. : МИСИС, 2002. — 376 c.
8. Pat. WO 2006/079353 A1. Method for the production of an aluminum-scandium master alloy / Schwellinger Р. ; Alcan Technology & Managements Ltd, Germany ; Publ. 25 Jan. 2005.
9. Tian C., Hu X., Lai Y., Yang S., Te S., Li J. Solubility of Sc2O3 in Na3AlF6 – К3AlF6 – AlF3 melts // Proc. 6-th International Symposium on High Temperature Metallurgical Processing. TMS, 2015. P.105–112.
10. Ткачева О. Ю., Катаев А. А., Редькин А. А., Руденко А. В., Дедюхин А. А., Зайков Ю. П. Флюсы для получения сплавов алюминий – бор // Расплавы. 2016. № 5. С. 387–396.
11. Skybakmoen Е., Solheim A., Sterten A. Alumina solubility in molten salt systems of interest for aluminum electrolysis and related phase diagram data // Metallurgical and materials Transactions B. 1997. Vol. 28B. Р. 81–86.
12. Fenerty A., Hollingshead E. J. Liquidus curves for aluminum cell electrolyte. 3. Systems cryolite-alumina with aluminum fluoride and calcium fluoride // Electrochem. Soc. 1960. Vol. 107. P. 993–997.
13. Пшеничный Р. Н., Омельчук А. А. Взаимодействие оксидов редкоземельных элементов с бинарными расплав ленными смесями фторидов циркония и щелочных металлов // Журнал неорганической химии. 2012. Т. 57, № 1. С. 123–127.
14. Накамото K. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений. — М. : Мир, 1991. — 220 с.
15. Auguste F., Tkatcheva O., Mediaas H., Østvold T., Gilbert B. The Dissociation of Fluoroaluminates in FLiNaK and CsF – KF Molten Mixtures: A Raman Spectroscopic and Solubility Study // Inorganic Chemistry. 2003. Vol. 42, No. 20. P. 6338–6344.
16. Todorov N. D., Abrashev M. V., Marinova V., Kadiyski M., Dimowa L., Faulques E. Raman spectroscopy and lattice dynamical calculations of Sc2O3 single crystals // Phys. Rev. B. Vol. 87. DOI: 10.1103/PhysRevB.87.104301.
17. Brooker M. H., Berg R. W., Barner J. H., Bjerrum N. J. Matrix-isolated Al2OF62– ion in molten and solid LiF/NaF/KF // Inorg. Chem. 2000. Vol. 39. P. 4725–4730.
18. Александров К. С., Воронов В. Н., Втюрин А. Н., Крылов А. С., Молокеев М. С., Павловский М. С., Горяйнов С. В., Лихачева А. Н., Анчаров А. И. Индуцированный давлением фазовый переход в кубическом кристалле ScF3 // Физика твердого тела. 2009. Т. 51, № 4. С. 764–770.
19. Hu X, Qu J., Gao B., Shi Z., Liu F., Wang Z. Raman spectroscopy and ionic structure of Na3AlF6 – Al2O3 melts // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2011. Vol. 21. P. 402–406.

Полный текст статьи Получить
Назад