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铝电解槽中沉淀的形成

发布者:时时彩平台推荐   发布时间:2019-3-27 17:10:53

        冰晶石是氧化铝的良好溶剂。Al_2O_3在冰晶石溶液中溶解时,形成一种络合物(即氟化铝络合物)。Al_2O_3在冰晶石中的溶解可分为两个阶段:第一步是Al_2O_3晶体的侵蚀,即Al_2O_3(晶体)+6F≤_3O_2~(-(1)_2AlF_3(1),其中O_2~-不是游离的,就是与Al_2O_3离子松散结合。第二步是氟氧化物配合物离子的形成:O2-(1)+AlF3=A;OF32-(1)或O2-(1)AlF3 2F≤AlOF54-(1)


由于氧化铝的表面张力(-450 mm/N)较高,可在铝熔体与冰晶石氧化铝熔体(2)之间聚集,有利于氧化铝的溶解。然而,氧化铝可以克服这种表面张力和下沉以下的熔融铝层。徐君莉等。采用透明石英槽对氧化铝在冰晶石熔盐中的溶解行为进行了研究,并对氧化铝在冰晶石熔盐中的溶解过程进行了照相。氧化铝的溶解行为更加直观。电解槽中加入氧化铝后,电解槽中的氧化铝先迅速溶解,然后由于电解质的凝结作用而降低溶解速率,并与电解液结块。添加到电池中的氧化铝体积密度为1.0g/cm3(25%氧化铝中约占空气的75%)(4.5),因此在如此低的密度下,部分氧化铝不会立即下沉到电池底部。熔融的冰晶石与之结块。随着电解的进行,结块可以继续溶解,而未溶解的结块沉到槽底。


沉淀是指含有沉积在阴极和衬里上的不溶性氧化物电解质的沉积物。在电解过程中,由于氧化铝连续加入到电解质溶液中,添加的氧化铝不能及时完全溶解,一些粘附的冰晶石沉积在沟槽壁附近的凹槽底部,这些沉淀物是软的在开始。随着时间的推移,软沉淀物的量继续增加,并逐渐结晶和硬化,形成坚硬的沉淀物。过量的沉淀会改变阳极效应系数并使金属层不稳定,这对电池的操作是不利的。


对沉淀成分的详细测定表明,氧化铝主要是低表面积相。晶体尺寸稳定增大,与饱和电解质有关。降水本身很粘稠。因此,运行中的电解槽的溶解速度很慢,这是由新鲜电解质和沉淀物之间的界面接触控制的,或者更可能是由新鲜电解质本身的接触控制的。由于铝金属液层被电解质润湿,在循环和密度梯度的共同作用下,存在一薄层电解质。大量电解质通过液体层进入侧壳。


现代电解质一般使用低分子比来提高电流效率,但分子比过低,电解质对氧化铝的溶解度会降低,从而增加沉淀的形成,而电解质使用壳层,氧化铝预热不足,经常破碎结壳,导致电解质热损失增加,保护结壳变形困难,也可能增加沉积作用。电解槽在运行过程中,如电解槽的铝放电、阳极效应的消光、阳极的更换、阳极框架的升降等,也会造成氧化铝的沉淀。铝含量过高,导致阳极被抬升,槽的热损失增加,使炉底温度降低,也容易发生沉淀。低温电解可以达到更高的电流效率,但这会降低氧化铝的溶解度。采用低分子比和低温电解,氧化铝的溶解范围仅为1.5<垃圾>-3.5<垃圾>(8)。过量的氧化铝沉到炉底形成沉淀,大量的沉淀会导致铝液不稳定,进而降低目前的效率。


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