氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解及其行為實(shí)用教案

1、會計(jì)學(xué)1氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解(rngji)及其行及其行為為第一頁，共27頁。和性質(zhì)、電解質(zhì)的性質(zhì)及狀況以及加料方式密切相關(guān)。加入電解質(zhì)的氧化鋁主要有三個(gè)去向，即：(1)溶解；(2)結(jié)成面殼和爐幫；(3)沉落到槽底，生成沉淀。第1頁/共27頁第二頁，共27頁。第2頁/共27頁第三頁，共27頁。第3頁/共27頁第四頁，共27頁。第4頁/共27頁第五頁，共27頁。氧化鋁在電解質(zhì)中的沉降速度不僅取決于氧化鋁(及其結(jié)塊)的密度、電解質(zhì)黏度和溫度，而且(r qi)也取決于氧化鋁被濕潤的情況(在鋁電解的實(shí)踐中，有一些氧化鋁被熔融電解質(zhì)濕潤不好，這種氧化鋁就會被電解質(zhì)所“排斥”，難于較

2、快地溶解到電解質(zhì)中去）。第5頁/共27頁第六頁，共27頁。第6頁/共27頁第七頁，共27頁。第7頁/共27頁第八頁，共27頁。第8頁/共27頁第九頁，共27頁。MgF2含有Al203 ，都能降低(jingd)溶解速率。(4)溫度的影響。如前介紹，當(dāng)電解質(zhì)熔體的溫度升高時(shí)，Al203在熔體中的溶解速率增大。第9頁/共27頁第十頁，共27頁。鋁溶解得更快，可歸因于它有更高的灼減。第10頁/共27頁第十一頁，共27頁。溶解(rngji)的氧化鋁量，%第11頁/共27頁第十二頁，共27頁。溶解時(shí)加熱和吸熱所引起。0veKobbeltvedt等為使加入的氧化鋁能快速地溶解在電解質(zhì)中，即在較短的時(shí)問間隔內(nèi)

3、相對大量的氧化鋁能溶解到電解質(zhì)中，而不產(chǎn)生沉淀，結(jié)合點(diǎn)式下料的環(huán)境，研究了氧化鋁加速溶解的辦法。根據(jù)(gnj)觀察，由于氧化鋁同電解質(zhì)之間有較大的溫差，當(dāng)氧化鋁顆粒同電解質(zhì)接觸時(shí)，將在顆粒上形成電解質(zhì)結(jié)殼，當(dāng)氧化鋁鋪展開來時(shí)，就會形成片狀的聚合體，使得氧化顆粒同電解質(zhì)之間的接觸面積大為減小，為了增大氧化鋁的接觸面積，必須防止聚集體的生成，或者初始聚集體碎散，為此對點(diǎn)式下料時(shí)氧化鋁的溶解進(jìn)行了模擬研究。第12頁/共27頁第十三頁，共27頁。(3)氧化鋁經(jīng)過(jnggu)預(yù)熱，會加快溶解，提高電解質(zhì)的過熱度，也可加快聚集體的溶解。保持下料孔的暢通，而不被二次結(jié)殼阻擋，使氧化鋁直接同電解質(zhì)接觸，則可

4、加快其溶解。第13頁/共27頁第十四頁，共27頁。第14頁/共27頁第十五頁，共27頁。其上覆蓋的Al2O3 還能吸附槽內(nèi)散發(fā)出的含氟氣體，具有吸氟、載氟功能，這對減少含氟氣體向 車間排放起了很好的阻緩作用，因此生成完好結(jié)殼是十分重要的。第15頁/共27頁第十六頁，共27頁。和電絕緣材料，它既能對爐膛保溫，又能防止漏電(lu din)，同時(shí)，良好髟狀的爐膛可使電流密度高而集中，電解質(zhì)和鋁液流動順暢，氣體排除容易等，從而可獲得較高的電流效率。它的形成和變化，受電解槽熱平衡情況支配。第16頁/共27頁第十七頁，共27頁。第17頁/共27頁第十八頁，共27頁。成要快，殼的質(zhì)地硬軟恰當(dāng)，既不宜太硬，也

5、不宜太軟?，F(xiàn)代鋁電解槽中經(jīng)過(jnggu)點(diǎn)式下料及中心下料所生成的結(jié)殼一般很軟。舊工藝采取大加工或邊部加工形成的結(jié)殼都比較硬。殼面上的Al203層起著干燥、保溫和吸收氟化物氣體的作用。點(diǎn)式下料器每一次下料時(shí)，連同下料口處上部的Al203層及下面的結(jié)殼一起打落，進(jìn)入熔融電解質(zhì)。第18頁/共27頁第十九頁，共27頁。第19頁/共27頁第二十頁，共27頁。(2)結(jié)殼的化學(xué)組成。大部分結(jié)殼w（Al203)40，其余為電解質(zhì)。結(jié)殼的摩爾比上下并不一樣，上部結(jié)殼的摩爾比要比液體電解質(zhì)的摩爾比為低，下部結(jié)殼則接近于液態(tài)電解質(zhì)的摩爾比。取樣舉例說明：結(jié)殼組成為CaF2 337，MgF2 018，AlF325

6、36，Al203 4127，NaF26825(摩爾比為212)，其中的亞冰晶石含量為204，此例結(jié)殼的熔化溫度(wnd)為942。(3)結(jié)殼的相組成。結(jié)殼由三種化合物組成，即一Al203 、冰晶石和亞冰晶石。亞冰晶石含量比冰晶石多。(4)結(jié)殼的密度。結(jié)殼內(nèi)Al203含量較高者(4045)，密度較小。(5)溫度(wnd)高于740 時(shí)，結(jié)殼內(nèi)出現(xiàn)液相。例如，取樣的結(jié)殼其摩爾比為24，在740 殼內(nèi)的液相量為16，800：時(shí)為18，900 時(shí)為24。這表明溫度(wnd)高，結(jié)殼內(nèi)的液相多，結(jié)殼易于解體。實(shí)踐證明，生產(chǎn)上常用碎電解質(zhì)塊來生成結(jié)殼和補(bǔ)爐幫，因其中含的低熔點(diǎn)電解質(zhì)多，易生成結(jié)殼體。第20

7、頁/共27頁第二十一頁，共27頁。(2)團(tuán)塊狀的殼塊。1)少量地溶解在電解質(zhì)中；2)沉降在電解質(zhì)凝成的伸腿上；3)沉降在金屬鋁液的下面(槽底)。第21頁/共27頁第二十二頁，共27頁。樣(qyng)分析，其Al2O3含量可達(dá)到15，而電解質(zhì)中Al2O3量為4。理論計(jì)算也表明，由于液體鋁的表面張力很大，可使直徑達(dá)7mm的Al2O3 顆粒停留于其上。B存在的條件存在的條件如下：(1)鋁液鏡面相對平靜，即旋轉(zhuǎn)波動很??；(2) Al2O3小批量下料、粒料，沖動不猛烈。C作用(1)由于鋁液面上被薄層Al2O3覆蓋，減小了鋁往電解質(zhì)中的溶解，減少了金屬鋁與CO2的反應(yīng)，因而減小了二次反應(yīng)，使電流效率得以提

8、高(試驗(yàn)研究表明，電流效率可提高2以上)；(2)點(diǎn)式下料的行為及作用與此相仿，也可能是其獲得高效率的原因之一。第22頁/共27頁第二十三頁，共27頁。為槽子提供“自供料(nlio)”。C殼塊沉降到鋁液下部(槽底)沉降到鋁液下部的殼塊，它僅靠一層電解質(zhì)液膜來溶解，因而是十分緩慢的過程。這層液膜是由于鋁液與炭素槽底之間的接觸角很大，熔融電解質(zhì)易于浸潤進(jìn)入其空間，盡管此液膜厚度約為2mm，但其面積甚大，其溶解Al2O3的作用也不可小看。沉降在鋁液下部的殼塊，在電解溫度下，殼塊中的電解質(zhì)成分熔化，形成稀松的結(jié)構(gòu)，其中Al2O3含量為4060，一般稱為“沉淀”。當(dāng)槽底溫度降低時(shí)，這種沉降的殼塊形成的沉淀，將逐漸凝結(jié)成硬塊，即生成了底部結(jié)殼，它起著阻斷電流的作用，由此帶來一系列引發(fā)病槽的原因。第23頁/共27頁第二十四頁，共27頁。(1)爐幫是由電解質(zhì)所凝固而成的，從接觸液體電解質(zhì)處起，沿槽壁形成一圈爐幫，內(nèi)空處為爐膛。在靠近液體電解質(zhì)處的爐幫含M：O，量較低，靠近炭素內(nèi)襯處的爐幫含Al2O3量較高。同鋁液接觸以下的爐幫稱為伸腿，它向鋁液中凸出(t ch)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，槽內(nèi)鋁液高度(工業(yè)上又稱鋁水平)有多高，伸腿也就相應(yīng)增高。因?yàn)殇X液的導(dǎo)熱性比電解質(zhì)好，散熱快，故與鋁液接觸處的爐幫長得大而厚，形成了伸腿。第24頁/共27頁第二十五頁，共27頁。爐幫自