铝电解概论课件.ppt

碳阳极放置图 第4节 冰晶石及氟化盐生产 　　铝电解的原料包括：Al2O3、炭素阳极、冰晶石和氟化盐（NaF、AlF3、CaF2和LiF等）： 炭素阳极是铝电解过程的辅助原料，包括预焙阳极炭块和阳极糊； 　　冰晶石和氟化盐构成铝电解质，用来须补充或调整电解质成分； 　　Al2O3是铝电解过程的主要原料，每生产１吨铝消耗２吨Al2O3，其生产工艺有：拜耳法、联合法、碱石灰烧结法、石灰石烧结法、高压水化学法和酸法等。 第4节 冰晶石及氟化盐生产 　 铝电解过程的主要原料—Al2O3 　 铝电解对其物理性能要求： 具有吸水性小，活性大，粒度适宜，在电解质中溶解性好等，同时要求能够严密地覆盖阳极，以防止阳极暴露在空气中被氧化，保温性能要好。 这些性质主要取决于氧化铝晶体的晶型、粒度和几何形状。 根据氧化铝的物理性能不同，可分为砂状、粉状和中间状。 第4节 冰晶石及氟化盐生产 1 冰晶石生产工艺 　　Na3AlF6因外观酷似冰而得名冰晶石，分为天然冰晶石和人造冰晶石，仅格陵兰岛有天然冰晶石，一般用人造冰晶石。 　　冰晶石生产方法有：酸法、碱法、干法和磷肥副产法等，其中酸法应用最广。 第4节 冰晶石及氟化盐生产 1 冰晶石生产工艺 　　冰晶石酸法生产工艺：制酸、粗酸精制、制盐（合成冰晶石）、成品过滤和干燥。 制酸 制盐 萤石分解 氟化氢气体吸收 粗酸精制 冰晶石合成 CaF2+H2SO4=2HF↑+CaSO4 SiO2+4HF=SiF4 ↑+2H2O SiF4+2HF=H2SiF6 H2SiF6+Na2CO3=Na2SiF6↓+H2O+CO2 ↑ Al(OH)3+6HF=H3AlF6+3H2O 2H3AlF6+3Na2CO3=2Na3AlF6+3CO2 ↑ +3H2O 第4节 冰晶石及氟化盐生产 2 氟化盐生产工艺 NaF： MgF2： CaF2: AlF3: 第4节 冰晶石及氟化盐生产 2 氟化盐生产工艺 干法是生产AlF3的主要方法 工艺特点：HF不用H2O吸收，直接在流化床反应器内与固体Al(OH)3进行气固反应，省去酸法中的制酸、精制，过滤和干燥等工序； 优势：简化工艺、提高产品质量、节约原料与燃料、改善环境。 第九章 铝电解质的物理化学性质 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 1. 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1008℃以下进行电解，从而也降低了氧化铝的还原温度。 2. 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。 3. 流动性：（黏度）冰晶石—氧化铝熔体具有较好的流动性 4. 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 ℃ 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2.09g/cm3。 电导率：电导率降低 粘度：随Al2O3含量增大而减小 表面张力：氧化铝在此界面上是一种表面活性物质。 Na3AlF6-Al2O3二元系 冰晶石Na3AlF6可写作3NaF·AlF3，为中性；在现代 铝工业上，普遍采用酸性电解质-含过量氟化铝； 游离AlF3含量越高，电解质酸度越大； 酸性电解质的优点： a) 熔点较低，可降低电解温度； b) 铝在其中的溶解度较小，有利于提高电流效 率(但会降低氧化铝溶解度)； c) 电解质结壳疏松好打孔。 工业铝电解质 工业铝电解质-添加剂要