2、電解質(zhì)主要成分是冰晶石,電解煉鋁主要原料是氧化鋁。煉鋁歷史:化學(xué)法煉鋁(1886年前)、電解法煉鋁(1886年后)。
3、電解槽是電解煉鋁的核心設(shè)備;根據(jù)陽極分可以分為預(yù)焙陽極和自焙陽極,自焙陽極按導(dǎo)電方式分為旁插棒式和上插棒式,預(yù)焙陽極按連續(xù)使用與否分為連續(xù)式與不連續(xù)式;電解槽系列有橫向和縱向兩種。
4、冰晶石即氟鋁酸鈉,分子式為:Na3AlF6,或3NaF.AlF3,它有人造冰晶石和天然冰晶石兩種。人造冰晶石生產(chǎn)方法主要有酸法,堿法,干法和磷肥副產(chǎn)法。
5、電解鋁電解質(zhì)以冰晶石為主體的原因(H-H法優(yōu)點(diǎn)):1)冰晶石中不存在析出電位比鋁正的元素,這可避免其他金屬離子在陽極放電而降低Al的質(zhì)量,2)熔融的冰晶石易溶解Al2O3,3)Al2O3的熔點(diǎn)為 2030℃,而Al2O3與Na3AlF6形成熔體后,其初晶溫度降為930—980℃,4)熔融的冰晶石-氧化鋁熔體具有較小的密度,5)具有較好的導(dǎo)電性和適合的粘度,6)不與槽內(nèi)襯發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),7)在電解溫度下不吸水,揮發(fā)性不大,8)在電解溫度下,具有較小的揮發(fā)度。
6、鋁電解生產(chǎn)中向電解質(zhì)加入添加劑的目的:改善原有電解質(zhì)的性質(zhì),滿足電解需求。
對(duì)添加劑的基本要求:1)在電解過程中不被電解成其他元素而影響Al的質(zhì)量;2)應(yīng)能對(duì)電解質(zhì)的性質(zhì)有所改善 3)吸水性和揮發(fā)性要小;4)對(duì)Al2O3的溶解度不能有太大影響 5)來源廣泛,價(jià)格低廉。
7、分子比:MR=NaF分子百分?jǐn)?shù)/ AlF3分子百分?jǐn)?shù) M<3 酸性電解質(zhì) MR=2WR WR=NaF質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/AlF3質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
8、添加劑對(duì)鋁電解質(zhì)熔體密度的影響:CaF2,MgF2的添加使電解質(zhì)的密度增大。就影響程度而言,CaF2甚于MgF2,但是在添加量為5—10%時(shí),對(duì)電解質(zhì)的密度影響很小。添加劑NaCl和LiF對(duì)Na3AlF6 -Al2O3系熔體密度的影響與之相反,他們都使熔體的密度明顯的降低。
9、工業(yè)鋁電解質(zhì)的密度:當(dāng)工業(yè)電解質(zhì)的摩爾比在2.4—2.7范圍內(nèi),Al2O3濃度為4—6%,CaF2為2—4%時(shí),其密度為2.095—2.111(g/cm3)。比鋁液的密度(2.3)低0.2 g/cm3左右。
10、熔體的導(dǎo)電率是指1cm,截面積1cm2的體積的熔體的電導(dǎo),也稱為比電導(dǎo)。
11、添加劑對(duì)鋁電解質(zhì)粘度的影響:隨著MgF2和CaF2含量的增加,熔體的粘度也隨之增加;NaCl和LiF的添加將使得冰晶石—氧化鋁熔體的粘度降低。粘度大,熔體的電導(dǎo)率降低;粘度小,導(dǎo)電率增高,但卻加速了鋁的溶解與再氧化反應(yīng)而使電流效率降低。
12、電解質(zhì)的分類:用分子比分為酸性,中性,堿性。電解槽用酸性電解質(zhì)。電解槽采用酸性電解質(zhì)的原因:1)酸性電解質(zhì)滿足鋁在電解質(zhì)中的溶解度小2)電解質(zhì)中Na+濃度不太高3)電解質(zhì)的初溫溫度低4)結(jié)殼松軟,便于加工。
兩極上的放電反應(yīng):陽離子向陰極移動(dòng):Al3+(配離子)+3e→Al 陰離子向陽極移動(dòng):2O2-(配離子)+C-4e=CO2(C為陽極);2O2-(配離子)-4e=O2(惰性陽極)。主反應(yīng):2Al3+(配離子)+3O2-(配離子)+1.5C=2Al+1.5CO2
2、分解電壓:維護(hù)長時(shí)間穩(wěn)定電解,并在電極上獲得電解產(chǎn)物所必須外加到兩極上的最小電壓。測定的主要方法:測定化學(xué)電池的電勢。惰性電極(Pt電極)測得的分解電壓為2.1~2.2V,活性電極(C電極)測得的分解電壓為1.15~1.16V。
3、Al2O3在950℃生成的分解電壓:惰性陽極2.224,活性陽極1.2
4、兩極上發(fā)生副反應(yīng):陽極副反應(yīng):1)陽極氣體的二次氧化作用2)陽極過電壓3)陽極效應(yīng);陰極副反應(yīng):1)鋁的溶解及損失2)Na+的析出。
5、臨界電流密度:在一定條件下,電解槽發(fā)生陽極效應(yīng)時(shí)的最低陽極電流密度。
判斷依據(jù):陽極電流密度大于臨界電流密度時(shí),將發(fā)生陽極效應(yīng)