有色金屬冶金學(xué)3——鋁電解(更新版)
【正文】 的導(dǎo)電機(jī)理及鋁電解原理 熔融電解質(zhì)體系的構(gòu)成： 電極 、 電解質(zhì) 、盛置電解質(zhì)的 容器 。 用各種無(wú)機(jī)酸（硫酸、鹽酸、硝酸）處理含鋁原料時(shí)，原料中的 氧化硅基本上不與酸起反應(yīng)而殘留在渣中 。 設(shè)備腐蝕、能耗高 ，尚未工業(yè)應(yīng)用。 電解質(zhì) ：熔融鹽電解質(zhì)直接同電極接觸，構(gòu)成雙電層。 在 NaFAlF3二元系中，有兩種化合物：冰晶石 （ Na3AlF6）、 亞冰晶石（ Na5Al3F14）， 還可能有 單冰晶石（ NaAlF4）。 NaFAlF3二元系相圖 相變： （ 1） 包晶 反應(yīng)，包晶點(diǎn) 737 ℃ Na3AlF6 + L → Na5Al3F14亞冰晶石 （ 2） 分解 反應(yīng)，溫度 737 ℃ 以下3[ Na5Al3F14]→5Na 3AlF6+4AlF3 （ 3） 包晶 反應(yīng)，包晶點(diǎn) 710 ℃ AlF3 + L → NaAlF4單冰晶石 （ 4） 分解 反應(yīng)，溫度 680℃ 以下 5 NaAlF4 → Na 5Al3F14 + 2AlF3 Na3AlF6Al2O3二元系 ★ 簡(jiǎn)單共晶系； ★ 共晶點(diǎn)在摩爾分?jǐn)?shù)為 10～ %或～ %處； ★ 962960 ℃ 。 設(shè) K為冰晶石摩爾比； W為冰晶石質(zhì)量； X為 NaF 質(zhì)量 ； Y 為 AlF3質(zhì)量。 目前工業(yè)上采用的電解質(zhì)分為三類(lèi)：傳統(tǒng)電解質(zhì)、改良電解質(zhì)和低物質(zhì)的量比電解質(zhì)。 冰晶石中加入氧化鋁之后，會(huì)生成鋁 氧 氟絡(luò)合離子，其一般形式表示為： AlxOyFz(y +z – 3x)。鋁電解中陽(yáng)極主反應(yīng)便是鋁 氧 氟離子中的 O2在炭陽(yáng)極上放電，生成 CO2的反應(yīng)： 3 O2 + – 6e = (氣 ) 把兩極反應(yīng)合并起來(lái) ,則得到鋁電 解的總反應(yīng)式 : Al2O3 + = 2Al(液 ) +(氣 ) 炭陽(yáng)極的理論消耗量是 333kg/t(Al) 12/54 100% =333kg(C) /t (Al) C生成 CO2時(shí)的電化學(xué)當(dāng)量，按法拉第定律算出： 已知： – 碳的相對(duì)原子質(zhì)量 。 其中存在多量 CO主要是由于溶解在電解質(zhì)中的鋁同一次氣體 CO2發(fā)生逆反應(yīng)生成的： 3CO2（ 氣） +2Al （ 溶解的） = Al2O3 （ 溶解的） +3CO（ 氣）
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