[科普中国]-电解铬

简介

金属铬及铬的化合物在化工、耐火材料和金属材料等领域中有着广泛的应用。铬加入钢中可改变钢的特性，提高钢的韧性。

目前，生产高纯金属铬的主要方法是依靠电解法，而在电解法生产工艺中，六价铬和三价铬的水溶液电解，由于铬的析出电位比氢低，在阴极上沉积铬的同时，伴有析氢反应，大大降低了铬沉积的电流效率，而熔盐电解法则能很好的克服这种弊端。以下介绍了熔盐电解制备金属铬的方法，即以火法冶金炼制的粗铬金属作为阳极进行电解，通过选择性的阳极溶解与阴极沉积，来生产高纯金属铬，分析了熔盐电解金属铬过程中原料、熔盐电解质、电解电压、电解温度等影响因素1。

铬电解精炼的生产过程及原料选择1. 生产过程

熔盐电解铬主要生产工艺过程如图1 所示。

2. 原料选择

（1） 粗铬

铬电解精炼所用原料有多种，常见的为粗铬、三氯化铬等，但从实际生产得知，三氯化铬为原料，操作繁锁，过程不易控制，且产品质量也不容易保证，所以熔盐电解铬生产原料选为炉外法金属铬，即粗铬，它是通过Cr2O3铝热法还原得到的金属铬，Cr≥98%，粗铬为可溶性阳极。

（2）电解质

有好几种电解质体系都可以做熔盐电解铬的电解质，在实际生产中，用的是分析纯氯化钾和分析纯无水氯化锂，其组成为KCl∶LiCl=54∶46( w /%) ，该体系具有工作温度低、导电率高、黏度低、析出的金属颗粒致密等优点2。

铬电解精炼的影响因素影响铬电解精炼的因素很多，下面分析几种主要对电解金属铬品质的影响因素。

1. 原料

原料金属铬的纯度是影响铬电解精炼效果的主要因素，如果原料纯度不够会影响产品熔盐电解铬的质量，品位高的原料得到的电解铬产品中铬含量相对较高，原料品位不同时，得到的产品铬含量趋势: 当原料品位较高时，电解得到的金属铬成分明显升高，且随着电解周期的延长，产品铬含量有逐渐上升趋势。可见，原料品位是产品成分提升的主要影响因素。铬原料品位99 级电解金属铬优于铬原料品位98 级，其电解金属铬含铬量达到99.4%以上。

2. 电解质浓度

电解质的浓度对电解产品有一定的影响。主要表现在产品的外观及产品成分上。电解质浓度由6%到18%之间。

当电解质浓度增加到8%～18% 时，电解产品无固定形状，且产品较糙，稍用力压即成一扁平状，无金属光泽及硬度。电解质浓度低到6%～7% 时，电解产品成树枝状或松塔状，产品较亮，有金属光泽及硬度，且产品铬含量均在99%以上。

3. 电解电压

电解电压的升高可使电解产品由细丝状逐渐转变为棒状和枝状，且有金属光泽和硬度。当电解电压控制在0.40～0.45 V，产品外观形状稳定，且产品中氧含量在0.04%～0.09% 之间，相对较低。

4. 电解温度

同一周期，随着电解温度的升高产品产量相对有增加，当电解温度由620 ℃上升到800 ℃时，产品外观形状明显变好，由原来的草灰状变为有光泽的针状料，产品产量由原来的120 g 增加到570 g，但当电解温度过高，提高到850 ℃时，棒上几乎无产品。当电解温度维持在700～800 ℃时，不仅产品外观形状稳定，且产品质量及成分也相对稳定1。

结语1. 以铝热法生产的金属铬为原料进行熔盐电解精炼金属铬工艺可行，电解出金属铬产品质量稳定。

2. 铬原料品位越高，电解铬产品铬含量越高，选用铬原料品位99 级电解出金属铬品质较佳。

3. 电解质的浓度控制在6%～7%、电解电压在0.4～0.45 V、电解温度维持在700～800 ℃时，电解金属铬产品形状及质量最好2。