2、电解质主要成分是冰晶石,电解炼铝主要原料是氧化铝。炼铝历史:化学法炼铝(1886年前)、电解法炼铝(1886年后)。
3、电解槽是电解炼铝的核心设备;根据阳极分可以分为预焙阳极和自焙阳极,自焙阳极按导电方式分为旁插棒式和上插棒式,预焙阳极按连续使用与否分为连续式与不连续式;电解槽系列有横向和纵向两种。
4、冰晶石即氟铝酸钠,分子式为:Na3AlF6,或3NaF.AlF3,它有人造冰晶石和天然冰晶石两种。人造冰晶石生产方法主要有酸法,碱法,干法和磷肥副产法。
5、电解铝电解质以冰晶石为主体的原因(H-H法优点):1)冰晶石中不存在析出电位比铝正的元素,这可避免其他金属离子在阳极放电而降低Al的质量,2)熔融的冰晶石易溶解Al2O3,3)Al2O3的熔点为 2030℃,而Al2O3与Na3AlF6形成熔体后,其初晶温度降为930—980℃,4)熔融的冰晶石-氧化铝熔体具有较小的密度,5)具有较好的导电性和适合的粘度,6)不与槽内衬发生电化学反应,7)在电解温度下不吸水,挥发性不大,8)在电解温度下,具有较小的挥发度。
6、铝电解生产中向电解质加入添加剂的目的:改善原有电解质的性质,满足电解需求。
对添加剂的基本要求:1)在电解过程中不被电解成其他元素而影响Al的质量;2)应能对电解质的性质有所改善 3)吸水性和挥发性要小;4)对Al2O3的溶解度不能有太大影响 5)来源广泛,价格低廉。
7、分子比:MR=NaF分子百分数/ AlF3分子百分数 M<3 酸性电解质 MR=2WR WR=NaF质量百分数/AlF3质量百分数。
8、添加剂对铝电解质熔体密度的影响:CaF2,MgF2的添加使电解质的密度增大。就影响程度而言,CaF2甚于MgF2,但是在添加量为5—10%时,对电解质的密度影响很小。添加剂NaCl和LiF对Na3AlF6 -Al2O3系熔体密度的影响与之相反,他们都使熔体的密度明显的降低。
9、工业铝电解质的密度:当工业电解质的摩尔比在2.4—2.7范围内,Al2O3浓度为4—6%,CaF2为2—4%时,其密度为2.095—2.111(g/cm3)。比铝液的密度(2.3)低0.2 g/cm3左右。
10、熔体的导电率是指1cm,截面积1cm2的体积的熔体的电导,也称为比电导。
11、添加剂对铝电解质粘度的影响:随着MgF2和CaF2含量的增加,熔体的粘度也随之增加;NaCl和LiF的添加将使得冰晶石—氧化铝熔体的粘度降低。粘度大,熔体的电导率降低;粘度小,导电率增高,但却加速了铝的溶解与再氧化反应而使电流效率降低。
12、电解质的分类:用分子比分为酸性,中性,碱性。电解槽用酸性电解质。电解槽采用酸性电解质的原因:1)酸性电解质满足铝在电解质中的溶解度小2)电解质中Na+浓度不太高3)电解质的初温温度低4)结壳松软,便于加工。
两极上的放电反应:阳离子向阴极移动:Al3+(配离子)+3e→Al 阴离子向阳极移动:2O2-(配离子)+C-4e=CO2(C为阳极);2O2-(配离子)-4e=O2(惰性阳极)。主反应:2Al3+(配离子)+3O2-(配离子)+1.5C=2Al+1.5CO2
2、分解电压:维护长时间稳定电解,并在电极上获得电解产物所必须外加到两极上的最小电压。测定的主要方法:测定化学电池的电势。惰性电极(Pt电极)测得的分解电压为2.1~2.2V,活性电极(C电极)测得的分解电压为1.15~1.16V。
3、Al2O3在950℃生成的分解电压:惰性阳极2.224,活性阳极1.2
4、两极上发生副反应:阳极副反应:1)阳极气体的二次氧化作用2)阳极过电压3)阳极效应;阴极副反应:1)铝的溶解及损失2)Na+的析出。
5、临界电流密度:在一定条件下,电解槽发生阳极效应时的最低阳极电流密度。
判断依据:阳极电流密度大于临界电流密度时,将发生阳极效应