鋁電解質(zhì)

鋁電解不能在水溶液中進(jìn)行，因?yàn)樵谒芤褐须娊鈺r(shí)，陰極上只能析出氫而不能析出鋁。因此，必須采用熔融鹽電解質(zhì)。鋁電解質(zhì)中的氧化鋁是電解的原料，熔點(diǎn)為2323K。生產(chǎn)lt鋁理論上需要1.89t氧化鋁，實(shí)際上由于有飛揚(yáng)等損失，一般需要1.92~1.94t。冰晶石是溶解氧化鋁的溶劑，其熔點(diǎn)為1282K。天然冰晶石的分子式為Na3AlF6，儲(chǔ)量很少，鋁電解工業(yè)用的冰晶石是人工合成的，其分子通式為nNaF·AlF3(n一般為2~3)。冰晶石中NaF與A1F3的摩爾比稱為冰晶石比或冰晶石摩爾比，以CR表示。CR=3的冰晶石呈中性，CR>3者呈堿性，CR<3者呈酸性。冰晶石比是鋁電解生產(chǎn)中的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，在生產(chǎn)過(guò)程中必須保持在一定范圍內(nèi)。

采用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)半連續(xù)加料大型電解槽，所用的冰晶石比一般為2.2左右。采用機(jī)械加料的中型電解槽，冰晶石比一般為2.6~2.8。在鋁電解過(guò)程中，冰晶石比不斷變化。電解槽啟動(dòng)初期，由于陰極炭素內(nèi)襯選擇性地吸收NaF，NaF的損失速度大于AlF。揮發(fā)和被Na20、Ca0、H20分解的損失速度，冰晶石比會(huì)自動(dòng)降低。

因此，需添加NaF加以調(diào)整，使冰晶石比保持在一定范圍。也可以用Na2CO3代替NaF。但在鋁電解正常生產(chǎn)期間，NaF的損失速度小于A1F3的損失速度，冰晶石比則會(huì)自動(dòng)升高，必須添加AlF。加以調(diào)整。電解質(zhì)中的其他鹽類添加物在電解過(guò)程中損失很少，只需要定期加以補(bǔ)充。電解質(zhì)中的氧化鋁含量一般保持在3%~5%左右，在電解過(guò)程中需要定期補(bǔ)充。

1886年，埃魯(LT.Heroult)和霍爾(c.M.Hall)發(fā)明電解冰晶石一氧化鋁熔融鹽的煉鋁方法，并于1887年實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。初期所用的電解質(zhì)體系為簡(jiǎn)單的Na3AlF6-Al203二元系，Al2O3。的含量為14%~16%。為了降低電解溫度，向電解質(zhì)中添加了CaF2，其含量為5%左右。于是電解質(zhì)變成為Na3AlF6-Al203多元系。這種三元體系的鋁電解質(zhì)一直用到20世紀(jì)50年代。以后開(kāi)始向電解質(zhì)中添加MgF，其含量為3%~4%，并同時(shí)采用CR為2.7左右的冰晶石。這時(shí)的鋁電解質(zhì)發(fā)展成為NaAlF-A1F、3CaF2MgF2-A120。多元系。20世紀(jì)60年代后部分鋁電解工廠向電解質(zhì)中添加LIF，以此來(lái)提高電解質(zhì)的導(dǎo)電度。

中國(guó)撫順?shù)X廠第一系列投產(chǎn)時(shí)，所用的電解質(zhì)為Na3A1F6-A1203-CaF2系，A1203含量為8%左右，CaF2含量為5%左右，采用效應(yīng)加工制度。1960年以后采用酸性電解質(zhì)，CR=2.3~2.5，同時(shí)向電解質(zhì)中添加3%~4%.MgFz，實(shí)行無(wú)效應(yīng)操作制度。80年代開(kāi)始，中國(guó)部分鋁廠向電解質(zhì)中添加2%~3%LiF，或以Lizcos代替LiF。因此，20世紀(jì)80年代中國(guó)所用的鋁電解質(zhì)體系有表中所列的幾種。

中國(guó)所用的鋁電解質(zhì)體系

鋁電解生產(chǎn)用的電解質(zhì)稱為鋁電解質(zhì)(electrolyte used for aluminium electrolysis)，由冰晶石(Na3AlF6)、氧化鋁(Al2O3)和其他鹽類添加物(如AlF3、CaF2、MgF2、LiF)組成。

緒論

第一篇 氧化鋁生產(chǎn)

第一章 氧化鋁生產(chǎn)概況

第二章 鋁酸鈉溶液

第三章 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁

第四章 堿石灰燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁

第五章 生產(chǎn)氧化鋁的聯(lián)合法流程

第六章 生產(chǎn)氧化鋁的其它方法

第七章 鋁土礦的綜合利用

第二篇 鋁冶金

第八章 鋁電解生產(chǎn)概論

第九章 鋁電解質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)

第十章 鋁電解過(guò)程的機(jī)理

第十一章 鋁電解生產(chǎn)中的電流效率

第十二章 鋁電解生產(chǎn)的電能效率和能量平衡

第十三章 鋁電解的正常生產(chǎn)工藝

第十四章 原鋁的精煉

第十五章 新法煉鋁

第十六章 再生鋁的生產(chǎn)

第三篇 鎂冶金

第十七章 概論

第十八章 氧化鎂生產(chǎn)及其氧化過(guò)程

第十九章 從氯化鎂溶液制取無(wú)水氯化鎂

第二十章 氯化鎂電解

第二十一章 熱還原法煉鎂

第二十二章 精鎂精煉

第二十三章 鎂生產(chǎn)中的安全技術(shù)和三廢處理

第四篇 稀有輕金屬冶煉

第二十四章 鈹?shù)囊睙?/p>

第二十五章 鋰的冶煉

第二十六章 堿土金屬的冶煉

參考文獻(xiàn)