Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Основные свойства криолитоглиноземного расплава.
Электролитический способ получения алюминия заключается в электролизе глинозема, растворенного в расплавленном криолите. В практике электрометаллургического производства алюминия чистый криолит-глиноземный расплав не применяется, так как криолит имеет высокую температуру плавления 1010 °С. Добавка некоторых солей позволяют значительно ее снизить и положительно повлиять на процесс электролиза. Используя фтористый алюминии AlF3, можно в широких пределах менять температуру плавленая электролита. Отрицательное влияние AlF3 заключается в следующем: 1. снижается электропроводность электролита; 2. увеличивается летучесть (испарение); 3. увеличивается вязкость электролита, следовательно, в значительной степени снижается растворимость глинозема. Теоретически при 1000 °С в криолите растворяется около 16% (по массе) глинозема, добавки различных солей, снижение температуры процесса приводят к уменьшению растворимости и скорости растворения глинозема в электролите, поэтому в промышленном электролите растворяется всего 8 - 10 % Аl2O3. Для характеристики состава электролита пользуются понятием "криолитовое отношение". Это - число молей фтористого натрия, приходящихся на один моль фтористого алюминия. Химическую формулу криолита Na3AlF6 можно записать и в другом виде - 3 NaF*AlF3. Тогда легко определить криолитовое отношение криолита: KO = NaF/AlF3 = 3, еcли KO =3, то электролит называется нейтральный; КО > 3 - электролит называют щелочным; КО < 3 - электролит называют кислым. В промышленности используют электролит, которым одержит в своем составе 7 - 15% избытка AlF3, что соответствует КО = 2,6 – 2,7. Температура плавления такого электролита находится впределах 925 – 935 оС. В электролите промышленного электролизера обычно содержится 2- 5% фтористого кальция CaF2 и в таком же количестве может содержаться фтористого магния МgF2. Эти соединения попадают в электролит и в виде примесей с криолитом, фтористым алюминием, анодами, а также вводятся в ванну при определенном состоянии технологического процесса электролиза. Фторид кальция понижает температуру плавления меньше, чем другие солевые добавки (≈ 25°С). Он повышает плотность и вязкость и понижает электропроводимость, что нежелательно. CaF2, способствует созданию устойчивых гарниссажей и настылей и повышает выход по току. Фторид магния по многим свойствам более эффективная добавка, чем CaF2. Снижает температуру плавления ≈ 59°С, также добавки MgF2 ухудшают смачивание расплавом угольных частиц и способствует полному отделению угольной "пены". Обычно в электролит вводят оксид магния МgО, при этом фторид магния получается в результате реакции обмена
3MgO + 2Na3AlF6 ↔ 3MgF2 + Al2O3 + 6NaF. Суммарное содержание фторидов кальция и магния обычно не превышает 6 -8%(по массе). Хлористый натрий NaCl понижает температуру плавления электролита ≈ 44°С, увеличивает электропроводность, но резко уменьшает растворимость глинозема. NaCl применяется вместе с другими добавками, например с МgО. По реакции: 2NaCl + MgO ↔ Na2O + MgCl2, образуется хлористый магний, снижающий температуру плавления электролита. Фторид лития LiF при взаимодействии с натриевым криолитом образует литиевый криолит: Na3AlF6 + 3LiF ↔ Li3AlF6 + 3NaF температура плавления которого 800 °С, но при этом растворимость глинозема в 4 раза меньше, чем в натриевом, главное свойство этой добавки - сильное увеличение электропроводимости электролита, что связано с малым, по сравнению с Na+ радиусом Li +. Поэтому добавки солей лития позволяют значительно интенсифицировать процесс электролиза, но высокая стоимость и дефицитность препятствуют применению его в промышленности. Снижать температуру плавления электролита, а следовательно, и температуру процесса можно лишь до определенных пределов. Плотность алюминия при комнатной температуре 2,7 г/см, криолита 2,95 г/см; при температуре процесса электролиза 950 - 960°С плотность алюминия составляет примерно 2,3 г/см, а электролита около 2,15 г/cм. Металл поэтому находится на подине электролизера. При снижении температуры плотность электролита повышается быстрее металла, и может наступить момент, когда их плотности станут близкими. Тогда произойдет перемешивание металла и электролита, металл всплывет на поверхность. Это явление увеличивает потери алюминия и приводит к нарушению технологического режима.
Криолит с добавкой фтористого алюминия и других солей, о которых говорилось выше, вполне отвечает следующим требованиям, необходимым для электролитического способа получения алюминия: 1. В своем составе не содержать более электроположительных металлов, чем алюминий, которые, выделяясь на катоде, могли бы его загрязнить. 2. В расплавленном состоянии хорошо растворять глинозем. 3. Образует с глиноземом сплавы, обладающие температурой плавления близкой к температуре плавления алюминия (660°С). 4. Расплавленный криолит обладает меньшей плотностью, чем расплавленный алюминий, что способствует процессу электролиза (меньше потери металла). 5. Криолитоглиноземный расплав обладает достаточной жидкотекучестью, что способствует выделению из электролита газов, выделяющихся при электролизе, способствует выравниванию состава электролита. 6. Расплавленный электролит должен обладать хорошей электропроводностью, что обеспечивает меньшее падение напряжения в слое электролита и соответственно, меньший расход электроэнергии. 7. Электролит при температуре электролиза (960°С) должен химически не разлагаться и слабо улетучиваться. 8. Химически не взаимодействует с анодами, катодом и угольной футеровкой. 9. Криолит и его сплавы с глиноземом должны быть не гигроскопичны. Многие попытки заменить криолит другими расплавами для растворения и электролиза глинозема до настоящего времени не дали положительных результатов.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-07-18; просмотров: 250; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.180.113 (0.008 с.) |