» » Электролиз расплавленных солей
18.05.2015

Электролиз расплавленных солей в современной металлургии является одним из важнейших способов производства ряда цветных металлов.
Особенно большое значение электролиз расплавленных солей имеет для металлургии легких металлов, где он является не только основным, но иногда и единственным способом их промышленного производства. Такие легкие металлы, как алюминий, магний, кальций, бериллий, литий, натрий и другие, получаются электролизом расплавленных солей, причем нередко в весьма больших масштабах (например, алюминий).
Будучи наиболее электроотрицательными элементами в ряду напряжений, легкие металлы не могут быть выделены электролизом водных растворов их солей. На катоде в этом случае выделяется водород и образуются лишь гидраты окисей соответствующих металлов. Поэтому выделить легкие металлы в элементарном виде можно только из электролитов, не содержащих ионов водорода. Такими электролитами и являются расплавленные соли.
Многие редкие металлы также получаются или могут быть получены электролизом расплавленных солей. Это относится, в частности, к торию, танталу, ниобию, цирконию, титану и другим редким металлам.
Электролизом расплавленных солей может быть выделен и ряд тяжелых цветных металлов, в том числе свинец и цинк электролизом их сульфидов в расплавленных хлоридах.
Впервые применение электролиза pacплaвлeнныx солей для получения металлов было осуществлено более 150 лет тому назад знаменитым английским химиком Деви, который в 1807 г. выделил в свободном состоянии калий и натрий электролизом их расплавленных гидроокисей. Развитие экспериментальных работ в области электролиза расплавленных солей и применение этого процесса для получения различных металлов связано с именами ученых и исследователей различных стран: Сен-Клер-Девилля и Эру во Франции; Бунзена, Лоренца, Дроссбаха в Германии; Килиани в Швейцарии; Деви и Фарадея в Англии; Холла в Соединенных Штатах Америки; Вайна в Италии.
Выдающуюся роль в исследовании научных основ и развитии электролиза расплавленных солей сыграли труды отечественных ученых и исследователей. Пионером в области осуществления электролиза расплавленных солей в России был В.И. Лапшин, подвергший в 1862 г. электролизу расплавленные сульфиды сурьмы и мышьяка. Многое для понимания природы процессов электролитического выделения алюминия и магния из расплавленных солей дали исследования основоположника русской электрометаллургии цветных металлов П.П. Федотьева, выполненные им в 1910—1916 и в 1923—1932 гг. Фундаментальные работы в области электрохимии и электрометаллургии расплавленных солей в последующем были выполнены П.Ф. Антипиным, Ю.В. Баймаковым, В.П. Машовцом, С.А. Плетеневым, Г.А. Абрамовым, В.М. Гуськовым, А.Ф. Алабышевым, Ю.К. Делнмарским, С.И. Скляренко, С.И. Ремпелем, В.А. Пазухиным и другими советскими исследователями.
Расплавленные соли по отношению к постоянному электрическому току в общем подчиняются тем же закономерностям, что и водные растворы солей;
1) основные законы электролиза (Фарадея) в полной мере справедливы и для расплавленных электролитов;
2) с расплавленными электролитами могут быть осуществлены различные гальванические цепи (амальгамного типа, концентрационные и другие);
3) для расплавленных солей также существуют определенные величины напряжения, разложения, причем между расплавленной солью и металлом, находящимся в соприкосновении с ней, устанавливается равновесие, которое (как и в водных растворах солей) определяет соответствующий потенциал металлического электрода;
4) при электролизе смесей расплавленных солей также представляется возможным получение металла в чистом виде или разделение металлов (входящих в состав солей) в том случае, если потенциалы разряда соответствующих ионов значительно отличаются друг от друга по величине; в случае же близких потенциалов на катоде могут быть получены сплавы этих металлов.
Однако при значительном сходстве расплавленных солей и их водных растворов по отношению к постоянному току полной аналогии между ними все же не существует и перенести ряд представлений, которые справедливы для водных растворов, на расплавленные соли не всегда является возможным.
Кроме того, при электролизе расплавленных солей возникают явления, которые не наблюдаются в водных растворах. К ним принадлежат, например, анодный эффект, а также растворение металлов в электролите при высокой температуре с образованием соединений низшей валентности. При рассмотрении электролиза расплавленных солей приходится поэтому обращать внимание на те особенности, которые характерны для этих солей, начиная от их физико-химических свойств и кончая поведением собственно в процессе электролиза.