工业铝电解质相物理化学参数的研究及测定.pdf

查些叁堂堕主堂竺堡奎—————————————————————翌墨一 摘要 ／地壳中铝的含量在各种金属当中居首位。目前全世界铝的产量约为 24、oo万吨，远低于钢。随着现代冶炼技术和材料科学的发展，铝的应用 越来越广泛。在现阶段，霍尔一埃鲁涉(即冰晶石一氧化铝融盐电解法) 是工业上唯一可行的生产铝的方法y本文研究和测定了工业铝生产中与 电解质相关的几项重要的物理化学参数，包括铝电解质分子比的测定研 究，氧化铝溶解性能的研究及测定，氧化铝浓度的测定及工业铝电解槽 氧化铝浓度一槽电阻曲线的绘制，铝在电解质中溶解度的研究及测定D f主要工作如下： 、 (1)总结回顾了铝电解质分子比测定的各种方法，对各种方法的优 缺点进行了比较。分析了不同铝电解质体系中的物相组成，并对由此产 生的不同分子比定义作了比较。详细研究了氟离子选择电极法测定分子 比，确定了计算公式和分析条件，并建立标准的操作分析规程，选定效 果良好的分析设备，编制了方便直观的分子比计算程序，为该法的工业 应用创造了条件。成功完成了氟离子选择电极法面向企业的推广应用， 并很好地解决了实际工业应用中产生的各种问题。 (2)归纳总结了工业铝电解生产对氧化铝原料的性能要求，分析了 氧化铝在电解质熔液中的溶解机理，研究测定了国内外各种氧化铝产品 在电解质熔液中的溶解性能。实验中发现氧化铝溶解过程有3个阶段： 即熔体表面电解质一氧化铝聚合物的形成；聚合物的分解和溶解，氧化 铝微粒在电解质本体中的沉降和溶解；槽底部的氧化铝溶解。对于砂状 氧化铝每次加入量的降低可以缩短氧化铝在熔融电解质中的完全溶解时 间，这符合现代铝电解槽点式加料的需要。 (3)讨论了氧化铝浓度对铝电解质性质和生产过程的影响。分析比 较了目前已采用的各种氧化铝浓度分析方法的优缺点，指出氯化铝溶液 查苎查芏堡主兰篁堡苎 ． 一—————!!．墨一 法比较适合于中小企业和实验室的分析测定。分析研究了氯化铝溶液法 的测定原理和分析规程，并应用该法对采自生产现场的电解质样品进行 了氧化铝浓度的测定，进而绘制了工业铝电解生产中的氧化铝浓度和槽 电阻对时问的关系曲线，利用该曲线研究了氧化铝浓度和槽电阻的变化 规律；同时绘制了160kA电解槽的氧化铝浓度一槽电阻曲线。曲线表明， 槽电阻随氧化铝浓度增加存在一极小值，此极小值对应的氧化铝浓度为4％ 左右。该曲线的绘制为铝电解生产过程中的控制和研究奠定了基础。 (4)研究了铝在冰晶石一氧化铝熔液中的溶解现象和溶解机理，讨 论了工业铝电解槽中铝损失的律速步骤，采用质量法测定了铝在电解质 中的溶解度。实验表明：在950℃时，当电解质组成为：Na，A1F。(分子比= 2．1 晶石～氧化铝熔液中的溶解度约为0．116％；而在通以微弱直流电状态下 (12．5mA)，金属铝在冰晶石一氧化铝熔液中的溶解度约为0．094％。在通 电状态下铝的溶解度明显减小，这是阴极极化所产生的保护作用所致。 本文的特点是把实验室的研究和测定工作同工业生产需要紧密结 合，其中的部分研究成果已成功地推广应用于一些铝厂的工业生产上， 给铝厂带来了一定的经济效益。p一 关键词： 分子比测定 氟离子选择电极透明电解槽氧化铝溶解性能 氧化铝浓度一槽电阻曲线铝溶解 U ABSTRACT— —D—oc—to—r—al—D—is—se—rt—at—io—n—o—fN——ort—h—ea—st—e—rn—U—n—iv—er—si—ty—————————一 ABSTRACT isatthefirst intheearth’scrust aluminium ofelement Themasscontent