冶金技術(shù)教研室(編輯修改稿)
2025-01-19 03:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電解溫度一般比電解質(zhì)的熔點(diǎn)高出 15~20℃ 。 電解質(zhì)是由多種成份組成，而它的熔點(diǎn)隨其份變化而變化，影響電解質(zhì)熔點(diǎn)變化比較大的成份，有分子比、氧化鋁和氟化鈣等。 電解質(zhì)粘度 ? 電解質(zhì)粘度主要取決于電解質(zhì)的成份和溫度。 ? 電解質(zhì)粘度隨溫度升高而降低。 ? 氧化鋁增大電解質(zhì)的粘度，但在電解質(zhì)中氧化鋁含量在 10%以內(nèi)時(shí)影響其粘度變化較小，超過 10%時(shí)，則電解質(zhì)的粘度開始顯著上升。 ? 另外，電解質(zhì)的分子比也能降低電解質(zhì)的粘度，添加氟化鈣能使其粘度增大，氯化鈉和氟化鋰使電解質(zhì)粘度減小。 鋁電解過程中的兩極反應(yīng) ?陰極反應(yīng) Al3++3e→Al ?陽極反應(yīng) 2O2+C－ 4e→CO 2 ?總反應(yīng) 2Al2O3+3C →4Al+3CO 2 陰極副反應(yīng) ? （ 1）鋁的溶解和損失： ? 金屬鋁部分地溶解在冰晶石熔體中。一般認(rèn)為，陰極鋁液在電解質(zhì)里的溶解有以下幾種情況： ? (a) 溶解在熔融冰晶石中的鋁，生成低價(jià)鋁離子和雙原子的鈉離子。 ? 2Al+Al3+=3Al+ ? Al+6Na+=Al3++3Na2+ ? (b) 在堿性電解質(zhì)中，鋁與氟化鈉發(fā)生置換反應(yīng)。 ? Al+3NaF=AlF3+3Na ? (c) 鋁以電化學(xué)反應(yīng)形式直接溶解進(jìn)入電解質(zhì)熔體中 ? Al（液） e=Al+ ? 此外，鋁也可能以不帶電荷狀態(tài)溶解在電解質(zhì)中，構(gòu)成金屬霧。 ? 金屬鈉的析出 ? 電解過程中陰極的主反應(yīng)是析出鋁而不是鈉，因?yàn)殁c的析出電位比鋁低。但是，隨著溫度升高，電解質(zhì)分子比增大，氧化鋁濃度減少，以及陰極電流密度提高，鈉與鋁的析出電位差越來越小，而有可能使鈉離子與鋁離子在陰極上一起放電，析出金屬鈉： ? Na+e ＝ Na ? 此外，在堿性電解質(zhì)中，溶解的鋁也可能發(fā)生下列反應(yīng)而置換出鈉： ? Al＋ 6NaF=Na3AIF6＋ 3Na ? 析出的鈉少部分溶解在鋁中，剩下的一部分被陰極炭素內(nèi)襯吸收，一部分以蒸汽狀態(tài)揮發(fā)出來（鈉的沸點(diǎn)為 880℃ ），在電解質(zhì)表面被空氣或陽極氣體所氧化，產(chǎn)生黃色火焰?？赡艿姆磻?yīng)為： ? 4Na＋ O2＝ 2Na2O ? 2Na＋ CO2＝ Na2O＋ CO ? 2Na＋ CO＝ Na2O＋ C ? 陽極副反應(yīng) ? 冰晶石 — 氧化鋁熔鹽電解在電解過程發(fā)生主反應(yīng)的同時(shí)，伴隨著一系列副反應(yīng)，主要發(fā)生如下反應(yīng)： ? 2Al（溶解的）＋ 3CO2=Al2O3十 3CO ? 此外，由于碳陽極散落掉渣，分離后飄浮在電解質(zhì)表面，當(dāng)二氧化碳?xì)怏w與這些碳渣接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)而生成一氧化碳。 ? C＋ CO2＝ 2CO 添加劑對(duì)電解質(zhì)性質(zhì)的影響 ? 鋁電解生產(chǎn)中，為了改善電解質(zhì)的性質(zhì)，有利于生產(chǎn)，通常向電解質(zhì)中添加各種添加劑，以達(dá)到提高電流效率，降低能耗的目的。 ? 作為添加劑必須滿足以下條件： (1) 在電解過程中不參與電化學(xué)反應(yīng)，以免電解出其它元素而影響鋁的純度；能夠?qū)﹄娊赓|(zhì)的性質(zhì)有所改善； (2) 對(duì)氧化鋁的溶解度影響不大； (3) 吸水性和揮發(fā)性要小； (4) 價(jià)格要低廉。 陽極效應(yīng) ? 陽極效應(yīng)是鋁電解過程中發(fā)生在陽極上的一種特殊現(xiàn)象。 ? 當(dāng)其發(fā)生時(shí)，陽極上出現(xiàn)許多細(xì)小的電弧，發(fā)出輕微的噼啪聲，此時(shí)槽電壓已從正常值（如 )升高到數(shù)十伏 ? 陽極效應(yīng)也在其它種類的熔鹽電解中發(fā)生，例如鈣電解，但在鋁電解中最普遍。 ? 陽極效應(yīng)對(duì)鋁電解生產(chǎn)有利也有弊。 陽極效應(yīng)發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象 ? 在陽極與電解質(zhì)接觸的周邊上，出現(xiàn)許多細(xì)小的弧光閃爍，并帶有特別的劈啪聲； ? 陽極周圍的電解質(zhì)猶如被氣體撥開似的 ,陽極與電解質(zhì)界面上的氣泡不再大量析出； ? 電解質(zhì)的正常沸騰現(xiàn)象停止，并以小滴狀似的向上飛濺； ? 槽電壓驟然升高到數(shù)十伏，并聯(lián)在電壓表上的指示信號(hào)燈也亮了起來，這就是工廠里俗稱陽極效應(yīng)為“燈亮”。 ? 效應(yīng)時(shí)間里，陽極氣體中的氟離子含量大大增高，并有 HF逸出。 陽極效應(yīng)的有利方面 (1) 可以利用效應(yīng)來檢查電解槽的生產(chǎn)狀態(tài)是否正常； (2) 冷槽時(shí)可用效應(yīng)提供熱量調(diào)整熱平衡； (3) 偶爾發(fā)生陽極效應(yīng)對(duì)清理電解質(zhì)中的碳粒和陽極底掌是有益的。 陽極效應(yīng)的危害 (1) 增加電能消耗和各種原材料的損失，影響槽內(nèi)鋁質(zhì)量； (2) 影響系列的供電穩(wěn)定，尤其在供電容量額定的情況下，效應(yīng)過于頻繁易造成供電和生產(chǎn)之間的惡性循環(huán)，這樣既影響供電又影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行； (3) 增加勞動(dòng)量，惡化場(chǎng)所，打亂作業(yè)計(jì)劃。 (4) 陽極效應(yīng)對(duì)鋁電解生產(chǎn)利少弊多，所以，一般都
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