有色金属冶金学(每章重点内容小结)讲解.ppt

什么是添加剂？应满足的要求？ 采取往冰晶石-氧化铝熔液中，添加某些能够改善它的物理化学性质以及提高电解生产指标的盐类，这种盐类称为添加剂。应满足：(1) 在铝电解过程中不分解，保证铝的质量和电流效率；(2) 应能改善冰晶石-氧化铝熔液的物理化学性质，对氧化铝在冰晶石熔液中的溶解度没有大的影响； (3) 应来源广泛并且价格低廉 使用低熔点电解质的优点？ (1) 明显降低电解温度 (2) 实现低温800～900℃下的电解制取液态铝 (3) 明显提高电流效率 (4) 明显减少电能消耗量和炭阳极消耗量 (5) 亦可大大延长槽寿命 (6) 低温电解质与惰性阴极配合使用，则显著增加其经济效益， 什么是酸性电解质？使用酸性电解质的优点？ 是指除了冰晶石（Na3AlF6）之外，还含有一定数量的游离氟化铝（AlF3）的电解质。酸性电解质优点：熔点比较低，可以降低电解温度；铝在其中的溶解度较小，有利于提高电流效率；电解质结壳酥松好打。 * 研究冰晶石氧化铝溶液的目的是什么？ 一方面在于改善铝的电解过程，谋求提高电流效率，减少能量消耗，节省原料，延长电解槽的使用期；另一方面在于了解融盐体系的结构，进而探讨铝电解的机理问题。 冰晶石氧化铝溶液的物理性质有哪些？ 熔度（熔点或初晶点）、密度、电导率、迁移数、蒸气压、粘度、表面性质 铝氧氟离子形成的原因 由于氧离子半径和氟离子半径大小相似（为1.4?，为1.33?），这两种离子可以彼此易位。在熔融的冰晶石中，大多数氟离子同铝离子配位，或者是6度配位（ ），或者4度配位（ ）。氧离子可以取代这些络合离子中的一部分氟离子，而形成铝氧氟离子。 * 铝冶金小结 影响冰晶石氧化铝溶液中纯钠和纯铝析出电位差值的因素 随着电解质NaF/AlF3摩尔比增大而减小；随电解质温度升高而减小；随电解质中Al2O3浓度减少而减小；随电解质阴极电流密度的提高而减小。 电解质中铝钠析出电位差值减小后的危害 钠和铝的析出电位差值减小，则钠离子就会同铝离子一起放电，结果造成电流效率之重大损失 铝电解中阳极反应的步骤 氧离子越过双电层在阳极上放电，并生成原子态氧： (2) 吸附在阳极上的氧与炭阳极本身发生作用，生成碳氧化合物CxO： (3) CxO分解出CO2，此CO2仍然吸附在炭阳极上： 什么是阳极效应 阳极效应是发生在阳极上的一种特殊现象，当其发生时，阳极上出现许多细小而明亮的电弧，槽电压升高到数十伏。 发生阳极效应的机理有润湿性学说、氟离子放电学说和静电引力学说 发生阳极效应的因素：电流密度的增大和氧化铝浓度的降低 * 铝的溶解有几种方式，分别是什么？ 铝在冰晶石-氧化铝熔液中溶解的四种方式： 铝与冰晶石熔液发生化学反应，生成低价氟化铝： (2) 铝置换冰晶石中的钠，生成元素钠： (3) 铝以电化学溶解方式，生成低价铝离子，并给出电子： (4) 物理溶解 铝以金属微粒的形态存在于冰晶石-氧化铝熔液中。 什么是电流效率？ 以实际产量在理论产量中所占的质量百分数来计算电流效率。 * 铝冶金小结 电流效率降低的原因？铝的溶解和损失 、析出钠、电流空耗、其他损失 什么是铝的溶解和损失？阴极上析出的铝一部分重新溶解在电解质里。这部分溶解的铝转移到阳极附近，被阳极气体氧化。 铝电解生产的三个阶段是什么？焙烧、启动、正常生产 铝电解槽焙烧的目的是什么？在于加热阳极、阴极和炉膛，以利于启动 铝电解槽焙烧的发热方式：利用阳极和阴极本身的电阻发热、利用焙烧介质（例如焦炭粒）的电阻发热、利用燃料发热 52 自焙阳极加热过程中阳极糊的变化是怎样的？在360℃～400℃以下，沥青中析出焦油物质，沥青变得浓密而发生结构流变； 在500℃～700℃之间焦油物质裂化并生成焦炭； 析出来的碳氢化合物气体，在更高的温度下（700℃～900℃）分解，生成二次焦和甲烷和氢气；二次焦沉积在骨料炭之间，使“烧结锥体”更加密实。 名词解释：电解槽启动、电解槽无效应启动法、效应启动法、启动后期（p71-72） * 铝电解槽的启动是指在电解槽内熔化电解质和铝，开始电解，然后逐步纳入正常生产而言。 无效应启动是指在电解槽启动之前，在阳极周围铺放氟化钙，然后放冰晶石和氟化钠（或纯碱）混合物，在槽膛内壁边缘铺放固体电解质块。灌入液体电解质，同时迅速提升阳极，电压达到8～10V，使槽内固体物料逐渐熔化，并陆续添加固体冰晶石，直至电解质水平达到30～35cm为止，熔料结束时，槽电压保持8～10V，全部熔料时间为6～8小时的启动法。 效应