[实用新型]熔渣中铁氧化物分解电压的测定装置

说明书

技术领域

本实用新型属于分解电压的测定技术领域。具体涉及一种熔渣中铁氧化物分解电压的测定装置。

背景技术

控制CO₂排放问题已成为全球冶金界关注的焦点，传统钢铁冶炼过程消耗大量煤焦类化石能源，是CO₂排放的主要行业之一。因此，有效降低钢铁生产中CO₂排放已成为冶金工业亟待解决的问题。高温电解是提取金属的一个基本方法，最成功的一个例子是应用已有百多年历史的冰晶石—氧化铝熔融盐电解法制取金属铝。其他金属，如铁的生产应也可借鉴铝电解生产工艺。电解熔融氧化物炼钢无需碳等还原剂，而且还可以排放氧气，有望解决钢铁冶炼过程中CO₂气体排放问题，是一种潜在的绿色冶金工艺。因此，电解熔融铁氧化物炼钢的方法越来越受到人们的重视。

分解电压是电解炼钢生产过程中的一项重要指标。分解电压不仅为探索电极过程机理、计算理论电耗提供依据，而且在生产中还可以利用对分解电压或反电动势的测定来控制电解以及合金化过程的进行。另外，通过分解电压，也可计算获得其他有关热力学数据。因此，分解电压的确定具有重要的理论及实际意义。

分解电压与温度、熔融电解质组成、电极材料、电解产物状态和气体压力有关。标准态下的分解电压一般能通过热力学计算获得。但在非标准态下不易获得反应的准确热力学数据条件下，分解电压就必须通过实验测定。

现有的实验测定技术是在传统电解池内的常温溶液中直接插入两个电极，然后外加电压在一定范围内线性扫描，同时记录电压-电流曲线。由电流-电压曲线的直线段反向外推，获得电流→0时的电压，此电压即为某待测物质的分解电压。将该方法应用于高温电解质熔体中某化合物分解电压的测定，由于存在高温电解质熔体黏度一般远比常温水溶液大以及各种干扰等原因，造成高温条件下分解电压的确定存在一定困难，测定的结果往往不稳定。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术问题，目的是提供一种结构简单、操作容易、测定结果稳定和抗干扰能力强的熔渣中铁氧化物分解电压的测定装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：所述测定装置包括ZrO₂管、进气通管、气体参比阳极和固态阴极。ZrO₂管封闭端的下部外表面烧结有气体参比阳极，阳极引线的一端与气体参比阳极固定连接；ZrO₂管封闭端内装有熔渣，ZrO₂管的上端端口设有氧化铝塞。

进气通管的下半部从氧化铝塞的中心孔插入ZrO₂管内，氧化铝塞亦设有排气孔，进气通管的下端位于熔渣液面的上方。进气通管的上端口通过橡胶管与T型三通管的下端口密封连接；T型三通管上端端口设有橡胶塞，T型三通管的旁端口为进气口。

绝缘管从橡胶塞的中心孔插入，穿过进气通管的下端口至ZrO₂管内，绝缘管的下端位于熔渣液面的上方，绝缘管的下端固定有固态阴极，固态阴极的下端插入熔渣中。阴极引线的下端穿过绝缘管与固态阴极的上端连接，阴极引线的另一端伸出绝缘管上端口。

所述的ZrO₂管是在ZrO₂基体中加入掺杂剂后烧结制成的固体电解质管，ZrO₂管的一端封闭，所述的掺杂剂为MgO或为Y₂O₃，ZrO₂管的内径5~30mm，壁厚为0.5~3mm。

所述的气体参比阳极的材质为铂金，铂金的层厚为4~50μm，孔隙度为15~40%；阳极引线的材质为铂金。

所述的固态阴极材质为Fe、Pt、Ir、Rh中的一种，或为Pt-Rh合金，固态阴极的直径为0.2~5mm；阴极引线的材质为Fe、Pt、Ir、Rh中的一种，或为Pt-Rh合金。

所述的熔渣由熔渣基体和溶解铁氧化物组成，其中：熔渣基体和溶解铁氧化物的质量比为1︰(0.01~2)；所述的熔渣基体的成分及其含量是：SiO₂为10~90wt%，CaO≤60wt%，Al₂O₃≤45wt%，MgO≤20wt%，其余为非氧化物杂质。