REDUCTION MECHANISM OF OXIDES IN CALCIUM CHLORIDE MELTS
https://doi.org/10.17073/0021-3438-2015-2-14-19
Abstract
Alternative notions on the reduction mechanism of crystalline metal oxides during the electrolysis of CaCl2 melts, which is actively discussed worldwide is scientific publications for recent 15 years, are described. It is shown based on the known experimental data on the nature of the Ca–CaCl2 solution and its reduction properties that metal oxides can reduce without the direct contact with the cathode in the volume of a homogeneous Ca–CaCl2 salt near cathode, i.e., catholyte. The reducing agent is calcium dissolved in a form of Ca+ cations in this case. In this case, the reaction surface area multiply increases, which favorably affects the course of heterophase chemical reactions. The method of introduction of Ca+ ions into the salt melt can be both by electrolysis of CaCl2 or due to the dissolution of metal calcium in this case, and it does not vary the essence of our process model.
About the Authors
N. I. Shurov
Khramov A.P., Zaikov Yu.P., Kovrov V.A.,
Suzdal’tsev A.V.
Russian Federation
Russian Federation
A. P. Khramov
Институт высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН, г. Екатеринбург
Russian Federation
Russian Federation
Yu. P. Zaikov
Kovrov V.A.,
Suzdal’tsev A.V.
Russian Federation
Russian Federation
V. A. Kovrov
Институт высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН, г. Екатеринбург
Russian Federation
Russian Federation
A. V. Suzdal’tsev
Институт высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН, г. Екатеринбург
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Pat. GB012169 (UK). Removal of oxygen from metal oxides and solid solutions by electrolysis in a fused salts / D.J Fray, T.W. Farting, G.Z. Chen. 1998.
2. Chen G.Z., Fray D.J., Farthing T.W. // Nature. 2000. Vol. 407, № 21. Р. 361—363.
3. Fray D.J. // Metal. Mater. Trans. B. 2000. Vol. 31. P. 1153—1162.
4. Chen G.Z., Fray D.J. // Light Metals. 2004. Р. 881—886.
5. Kar P., Evans J.W. // Electrochim. Acta. 2008. Vol. 53. Р. 5260—5265.
6. Abdelkader A.M., Fray D.J. // Ibid. 2012. Vol. 64. Р. 10—16.
7. Juzeliunas E., Cox A., Fray D.J. // Electrochem. Commun. 2010. Vol. 12. Р. 1270—1274.
8. Wang D., Jin X., Chen G.Z. // Annual Rep. Sect. C (Physical Chemistry). 2008. Vol. 104. Р. 189—234.
9. Abdelkader A.M., Kilby K.T., Cox A., Fray D.J. // Chem. Rev. 2013. Vol. 113. Р. 2863—2886.
10. Лебедев В.А., Сальников В.И., Сизиков И.А., Рымкевич Д.А. // Журн. прикл. химии. 2007. Т. 80, № 9. С. 1467—1472.
11. Барабошкин А.Н. Электрокристаллизация металлов из расплавленных солей. М.: Наука, 1976.
12. Sharma R.A. // J. Phys. Chem. 1970. Vol. 74. Р. 3896—3900.
13. Dworkin A.S., Bronstein H.R., Bredig M.A. // Discuss. Faraday Soc. 1961. Vol. 32. Р. 188—196.
14. Bredig M.A. // Molten salts chemistry / Ed. M. Blender. NY.: Interscience Publ., 1964. Р. 367—425.
15. Сычев А.Г., Никулин Н.А., Зайков Ю.П., Ивановский Л.Е. // Расплавы. 1992. № 6. С. 32—37.
16. Ковалевский Р.А. Электродные процессы на индифферентном электроде в разбавленных растворах щелочных и щелочно-земельных металлов в их расплавленных хлоридах: Автореф. дис. … канд. хим. наук. Екатеринбург: ИВТЭ УрО РАН, 1992.
17. Axler K.M., De Poorter G.L. // Mater. Sci. Forum. 1991.Vol. 73-75. Р. 19—24.
18. Richter D., Emons H.-H. // Z. Chemie. 1966. Bd. 6. S. 407—416.
19. Oki T., Inoue H. // Memoirs of the Faculty of Engineering. Nagoya University, 1967. Vol. 19(1). Р. 164—166.
20. Sharma R.A., Seefurth R.N. // J. Electrochem. Soc. 1988. Vol. 135. Р. 66—71.
21. Zaikov Yu.P., Khramov A.P., Batukhtin V.P. et al. // Proc. of the NATO Adv. Research Workshop on Refractory Metals in Molten Salts / Eds. D.H. Kerridge, E.G. Polyakov (Apatity, Russia, Aug. 12—17, 1997). Netherlands, Kluwer Academic Publ., 1998. Vol. 53. Р. 197—203.
22. Suzuki R.O., Teranuma K., Ono K. // Metal. Mater. Trans. B. 2003. Vol. 34. Р. 287—295.
23. Alexander D.T.L., Schwandt C., Fray D.J. // Electrochim. Acta. 2011. Vol. 56. Р. 3286—3295.
24. Wang B., Liu K., Chen J. // Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 2011. Vol. 21. Р. 2327—2331.
25. Peng J., Li G., Chen H. et al. // J. Electrochem. Soc. 2010. Vol. 157. Р. F1—F9.
26. Panigrahi M., Shibata E., Iizuka A., Nakamura T. // Electrochim. Acta. 2013. Vol. 93. Р. 143—151.
27. Yan X.Y., Fray D.J. / J. Electrochem. Soc. 2005. Vol. 152. Р. E308—E318.
28. Yan X.Y., Fray D.J. // J. Appl. Electrochem. 2009. Vol. 39. Р. 1349—1360.
29. Степанов В.П. Межфазные явления в ионных солевых расплавах. Екатеринбург: Наука, 1993.
30. Yin H., Gao L., Zhu H. et al. // Electrochim. Acta. 2011. Vol. 56. Р. 3296—3302.
31. Jiao Sh., Fray D.J. // Metal. Mater. Trans. B. 2010. Vol. 41. Р. 74—79.
32. Perry G.S., MacDonald L.G. // J. Nucl. Mater. 1985. Vol. 130. Р. 234—241.
Review
For citations:
Shurov N.I., Khramov A.P., Zaikov Yu.P., Kovrov V.A., Suzdal’tsev A.V. REDUCTION MECHANISM OF OXIDES IN CALCIUM CHLORIDE MELTS. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2015;(2):14-19. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2015-2-14-19
Views:
952
Email this article 