鋁電解質(zhì)的成份及性質(zhì)PPT通用課件

1、鋁電解質(zhì)的成份及性質(zhì)趙 江在電解生產(chǎn)當(dāng)中電解質(zhì)的主要成份由冰晶石和氧化鋁而組成。冰晶石為溶劑，氧化鋁為溶質(zhì)。其中還包括添加劑：AlF3,MgF2,LiF,CaF3,NaF,Na2O3等多種成份組成。 一、電解質(zhì)成份1.電解質(zhì)成份的變化及其原因在電解槽正常生產(chǎn)期間，電解質(zhì)成份不斷發(fā)生變化，最為明顯的是分子比升高。引起分子比升高的原因。1）原料中雜技對(duì)電解質(zhì)成份的影響在電解生產(chǎn)中所用的氧化鋁、氟化鋁和陽極中含有一定數(shù)量的雜技成份，如：H2O,Na2O,SiO2,MgO,SO等，這些雜技均分解氟化鋁和冰晶石使電解質(zhì)中氧化鋁和氟化鋁增加，導(dǎo)致分子比升高，其中Na2O,H2O,SiO2影響最大。2）添加

2、劑對(duì)分子比的影響分子比：冰晶石中NaF與AlF3的摩爾數(shù)叫分子比。所謂分子比，正冰晶石的分子比等于3,冰晶石的分子比既可大于3,也可小于3,一般分子比3的冰晶石又稱為中性冰晶石，大于3的稱為堿性冰晶石，小于3的被稱為酸性冰晶石，分子比大于3或小于3的冰晶石其熔點(diǎn)均小于正冰晶石。所謂正冰晶石，它是由3mol氟化鈉（NaF）與1mol氧化鋁（AlF3）結(jié)合而成，所以人們寫成了NaFAlF3，此種配比的冰晶石稱為正冰晶石，正冰晶石在常溫下呈白色固體，其熔點(diǎn)約為1010，冰晶石的分子式為Na3AlF6。3）電解質(zhì)的揮發(fā)損失影響。在正常電解溫度下，從電解質(zhì)表面揮發(fā)出的蒸汽中絕大部分是氟化鋁，溫度越高損失

3、越大，從而電解質(zhì)中的氟化鈉相對(duì)增加，則分子比增高。添加劑對(duì)分子比過高或過低的影響。過高時(shí)，電解質(zhì)的密度及粘度大，碳渣分離不良，結(jié)殼較硬且其熔點(diǎn)高，電解質(zhì)粘度高，噸鋁電耗增大。過低時(shí)，電解質(zhì)的揮發(fā)損失大，氧化鋁溶解度降低，容易產(chǎn)生沉淀，降低電解質(zhì)的導(dǎo)電率，生成低價(jià)鋁離子的可能性增大。氧化鋁是電解中唯一大量消耗的成份。2.電解質(zhì)成份的檢查目前，對(duì)電解質(zhì)成份的檢查有以下四種方法1）肉眼觀察法由眼觀察確定電解質(zhì)成份雖迅速簡(jiǎn)單，但不精確。因?yàn)樗歉鶕?jù)電解質(zhì)的顏色、殼面和固體電解質(zhì)的斷面外觀情況來判斷電解質(zhì)的酸堿度范圍，具體分子比的精確值很難確定，只能做一般性參考。電解質(zhì)酸堿度液體電解質(zhì)外觀電解槽Al2O

4、3鐵釬上凝固電解質(zhì)外觀固體電解質(zhì)斷面堿性亮黃色很硬電解質(zhì)紫黑色、較厚、自動(dòng)裂開、容易脫落很致密中性橙黃色中硬電解質(zhì)層略厚、致密、白色致密酸性櫻紅色較軟電解質(zhì)層薄、致密、白色有孔強(qiáng)酸性暗紅色很軟電解質(zhì)較薄、不脫落、白色、有時(shí)淡黃色多孔。2）指示劑檢查法指示劑檢查法通常用化學(xué)試劑酚酞來檢查。將酚酞液滴在固體電解質(zhì)的斷面上，如果呈現(xiàn)紫紅色說明該電解質(zhì)分子比大于3,沒有顏色則分子比小于3,這種方法也是一種粗略的檢查方法，只能說明分子比的大小范圍。3）晶體分析法晶體分析法一個(gè)是簡(jiǎn)便、迅速又比較準(zhǔn)確。在分析當(dāng)中將電解質(zhì)試料研磨成粉末后，放在偏光顯微鏡下觀察其包晶情況而確定分子比的數(shù)值。為了分析準(zhǔn)確和正確的

5、調(diào)整分子比要求，定期地取出合適要求的試樣進(jìn)行分析。4）熱滴定法（即化學(xué)分析法）熱滴定法分析電解質(zhì)成份存在分析速度慢、費(fèi)用大等缺點(diǎn)，因此通常不采用，但是該法分析結(jié)果更為準(zhǔn)確，因而可用校對(duì)性分析。電解質(zhì)酸堿度液體電解質(zhì)外觀電解槽Al2O3鐵釬上凝固電解質(zhì)外觀固體電解質(zhì)斷面堿性亮黃色很硬電解質(zhì)紫黑色、較厚、自動(dòng)裂開、容易脫落很致密中性橙黃色中硬電解質(zhì)層略厚、致密、白色致密酸性櫻紅色較軟電解質(zhì)層薄、致密、白色有孔強(qiáng)酸性暗紅色很軟電解質(zhì)較薄、不脫落、白色、有時(shí)淡黃色多孔電解質(zhì)酸堿度的肉眼鑒別3.電解質(zhì)成份調(diào)整電解槽在正常生產(chǎn)期間，電解質(zhì)成份的變化主要 是分子比偏高和添加劑含量的降低。對(duì)此，要根據(jù)電解質(zhì)成

6、份的分析報(bào)告，按照規(guī)程規(guī)定的保持范圍，因制定進(jìn)行調(diào)整。1、當(dāng)分子比高于規(guī)定范圍時(shí)，應(yīng)向槽內(nèi)添加氟化鋁。2、當(dāng)分子比低于保持范圍時(shí)，電解質(zhì)過酸時(shí)，應(yīng)添加曹達(dá)和氟化鈉，添加氟化鈉最好是冰晶石混合添加。注：如添加氟化鈣和氟化鎂時(shí)，要加在大面爐幫規(guī)定的地方，而不能加到陽極附近，要沿爐幫均勻添加，不要集中在一起，要勤加少加，不能大量添加。4.添加量的計(jì)算方法1、添加氟化鋁的計(jì)算方法。按下列公式計(jì)算q（AlF3）2p(k1-k2)/k2(k2+2)kg NaF=P(k2-k1)/k1+2 kg式中q為調(diào)整時(shí)添加物的數(shù)量kg，p為電解質(zhì)中的冰晶石量kg，k1為調(diào)整前的電解質(zhì)分子比，k2為調(diào)整后的電解質(zhì)分子比

7、。例題：電解質(zhì)中的冰晶石質(zhì)量為4000kg，求分子比由3降低到2.7時(shí)，需要添加氟化鋁多少？2*4000(3-2.7)/2.7(3+2)=177.77電解質(zhì)分子比由3除到了2.7時(shí)，添加氟化鋁的理論值為178kg，但由于氟化鋁的本身含有5%9%的結(jié)晶水，添加過程還有飛揚(yáng)和揮發(fā)損失，因此實(shí)際加入量一般比理論值大約多50%左右。 二、電解質(zhì)的性質(zhì)電解質(zhì)的性質(zhì)對(duì)鋁電解生產(chǎn)十分重要，了解和掌握電解質(zhì)的各種性質(zhì) ，有助于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)條件的控制，改善生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)提高生產(chǎn)效益，鋁電解質(zhì)的性質(zhì)主要指電解質(zhì)的初晶溫度、密度、導(dǎo)電度、粘度、表面性質(zhì)、揮發(fā)性質(zhì)。 初晶溫度是指液體開始變成固態(tài)晶體的溫度，叫初晶溫度。

8、在日常生產(chǎn)當(dāng)中需要電解質(zhì)的初晶溫度越低越好，這樣可以降低工作溫度（工作溫度一般控制在初晶溫度以上10-20的范圍）1.初晶溫度2.密度密度是指單位體積的某物質(zhì)的質(zhì)量，其單位為g/cm3。在鋁電解正常生產(chǎn)當(dāng)中，上層是電解質(zhì)下層是鋁液，它們之間這樣分明是密度差異所致。鋁液和電解質(zhì)的密度差隨溫度升高而增加，這是因?yàn)殇X的密度隨溫度升高下降的速度沒有電解質(zhì)快，相反，二者的密度差隨溫度的下降而縮小，是由于電解質(zhì)密度增加比鋁快，當(dāng)二者的密度隨溫度下降趨于接近時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)互相混？不清的現(xiàn)象，所以在電解過程中，電解溫度應(yīng)盡量維持穩(wěn)定，減少波動(dòng)。3.導(dǎo)電度導(dǎo)電度也稱為比導(dǎo)電或?qū)щ娐?，是物體導(dǎo)電能力大小的標(biāo)志，通常

9、用比電陰（電阻率）的倒數(shù)來表示。影響導(dǎo)電度的因素有以下幾條：1、電解質(zhì)溫度的影響。在正常電解過程中槽內(nèi)只有海量碳渣時(shí)，電解質(zhì)的導(dǎo)電率隨溫度升高而提高，反之，溫度降低則導(dǎo)電度下降，但在生產(chǎn)中不能用提高電解質(zhì)溫度方法來提高導(dǎo)電度，因?yàn)檫@樣提高導(dǎo)電度的效益補(bǔ)償不了降低電流效率的損失。2、分子比的影響。電解質(zhì)分子比低時(shí)導(dǎo)電率降低，分子比高時(shí)則導(dǎo)電率高。3、氧化鋁濃度的影響。電解質(zhì)導(dǎo)電率隨氧化鋁濃度增加而降低，在加料之后，電解質(zhì)內(nèi)氧化鋁濃度增加，使電解質(zhì)導(dǎo)電率減小以后隨著電解過程的進(jìn)行，氧化鋁濃度逐步降低，電解質(zhì)的導(dǎo)電率隨著逐步提高。4、粘度粘度是表示液體中質(zhì)點(diǎn)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力，也稱內(nèi)部摩擦力。電解質(zhì)的粘度過大或過小對(duì)生產(chǎn)都不利。粘度過大，會(huì)降低氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解速度，會(huì)影響電解質(zhì)中的碳渣分離和陽極氣體的排出，給生產(chǎn)帶來危害。但是粘度過小，會(huì)加快電解質(zhì)的循環(huán)，加快鋁在電解質(zhì)中的溶解損失，降低電流效率，而且加快氧化鋁在電解質(zhì)中的沉降速度造成爐底沉淀。5.表面性質(zhì)1.表面張力：一般情況下物質(zhì)的表面層有壓縮內(nèi)部質(zhì)量（原子、分子、離子等）的能力，這種力圖收縮表面的的能力叫做物質(zhì)的表面張力。2.濕