第八章 铝电解ppt课件.ppt

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1、第二讲铝电解铝电解生产概论铝电解质体系铝电解过程机理铝电解生产工艺原铝的精炼新法炼铝第一章铝电解生产概论铝的物理性质铝冶金发展冰晶石－氧化铝电解法铝电解用原材料的制备铝的主要物理性质(1)熔点99.996%的纯铝熔点为933K（660℃）。工业纯铝的最终凝固点575℃。(2)沸点铝的沸点是2467℃。(3)密度铝的实际密度值为2.6966~2.6988g/cm3。(4)导电性高纯铝（99.995%）的电阻率在293K时为(2.62~2.65)×10-8Ω·m-1。铝冶金的发展化学法炼铝钾汞齐还原无水氯化铝钾还原氯化铝气体钠还原氯化铝气体钠、镁还原冰晶石电解法炼铝冰晶石－氧化铝

2、熔盐电解方案1883年美国布来德利（Bredley）提出了冰晶石-氧化铝熔盐电解的方案。1886年美国霍尔（CbarlesHall）和法国埃鲁（PaulHeroult）申请冰晶石-氧化铝熔盐电解法得到专利。1888年8月拜尔获得了从铝土矿提取氧化铝方法的德国专利。瑞士冶炼公司获得了廉价的电力。霍尔－埃鲁法，拜尔法以及廉价的电力三者推进了美国和欧洲的铝工业。以后其他各国相继采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法。冰晶石－氧化铝熔盐电解的发展电解法电极、电解质、盛置电解液的容器阴极阳极电源Al3++3e→AlO2--2e→O2阴极阳极电源Al3++3e→AlO2--2e→O2冰晶石－氧化铝

3、电解法电极：炭素材料电解质:冰晶石－氧化铝熔液容器电解槽Al炭素材料：铝工业上均采用炭素材料作电极——炭阳极和炭阴极。在电解过程中，炭阴极原则上是不消耗的，炭阳极由于直接参与电化学反应而消耗。阳极的作用主要有两种：导电和参加电解时的化学反应。铝电解槽预焙阳极电解槽间断型连续型自焙阳极电解槽上插槽旁插槽铝电解用原材料的制备电解质体系氧化铝冰晶石氟化铝及其它氟化盐氧化铝它是一种白色粉状物，熔点为2050℃，沸点为3000℃，真密度为3.6g/cm3。它不溶于水，能溶于冰晶石熔体中。铝电解对于氧化铝的要求，一是它的化学纯度，再就是其物理性能。氧化铝的制备:氧化铝生产工艺冰晶石冰晶石

4、的分子式为Na3AlF6或3NaF·AlF3，它是溶剂的主要成分。铝电解生产中所用的冰晶石分天然和人造两种。天然冰晶石的储量很少，远远不能满足铝工业的需要，所以现代铝工业采用人造冰晶石。人造冰晶石生产方法：酸法、碱法、干法和磷肥副产法多种。氟化铝在铝电解生产中，氟化铝是冰晶石—氧化铝熔体的一种添加剂。氟化铝是一种白色粉末，粒度比氧化铝稍大。它的作用是可以弥补电解质中氟化铝的损失，降低电解温度。以保证生产技术条件的稳定。铝电解生产中所用的氟化铝，目前主要采用干法生产工艺其他氟化盐其次有一些用来调整和改善电解质性质的添加剂，如氟化钙、氟化镁、氟化钠和碳酸钠等。多采用相应的碳酸盐与

5、氢氟酸作用来制取。第二章铝电解质体系电解质体系的组成电解质体系的性质电解质的组成工业生产上的电解质是由多种成分构成在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔盐体叫电解质，它主要是以冰晶石为熔剂，氧化铝为熔质而组成。但在现代铝工业生产中使用的电解质并非单纯的冰晶石和氧化铝。因为冰晶石和氧化铝含有一定数量的杂质成分，如：氧化钠，氧化铁，氧化硅和氧化钙等。另外，在电解生产中，为了改善电解质的物理化学性能，提高电解生产指标，还向电解质中加入某些添加剂，如，氟化铝、氟化镁、氟化锂、氯化钠等。冰晶石溶剂的特性熔点：熔融的冰晶石能够较好的熔解氧化铝，而且所构成的电解质可在冰晶石的熔点1

6、008℃以下进行电解，从而也降低了氧化铝的还原温度。密度：在电解温度下，熔体状态的冰晶石或冰晶石-氧化铝熔液的比重比铝液的比重还小约10%，它能更好地漂在电解出来的铝液上面。流动性：（黏度）冰晶石—氧化铝熔体具有较好的流动性导电率：具有相当良好的导电性。铝电解体系的熔点冰晶石：1008℃；金属铝：650℃；氧化铝：2050℃；电解温度：950℃Na3AlF6-Al2O3二元系相图Na3AlF6-Al2O3-AlF3三元系相图1－AlF30％2－AlF35％3－AlF310％NaF－AlF3二元系相图NaF:AlF3(mol)3中性>3碱性<3酸性现代冰晶石－氧化铝电解质的组成

7、电解质的性质电解质的密度电解质的熔点电解质的粘度电解质的表面张力与湿润性电解质的电导率密度（d）。冰晶石的密度在1000℃下为2.0957g/cm3。导电率（χ）。冰晶石的导电率在1000℃下为2.855Ωcm-1。粘度（η）。纯冰晶石熔液的粘度在1000℃时为2.4(mPa·s)。在炭板上的湿润角（θ）：122o；继续增加AlF3浓度，则θ角减小。NaF-AlF3二元系密度：wAl=99.5%纯铝在1000℃下的密度为2.29g/cm3。在同一温度下，w(Al2O3)=5%的冰晶石熔液的密度为2.09