阳极消耗的研究(包头铝业炭素厂刘伟).pdf

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阳极消耗的研究(包头铝业炭素厂刘伟)

阳极消耗问题的研究 包头铝业炭素厂 刘 伟 包头铝业炭素厂 电解槽中的阳极消耗 2Al +3C=4Al +3CO 2 2 每吨铝理论消耗334kg 过量消耗 电解消耗:334/ 电流效率 净 耗 残 极 总 耗 注: 《铝电解》 冯乃祥 包头铝业炭素厂 刘 伟 电解槽中的阳极反应及理论消耗 从理论上讲,如果使用惰性阳极,铝电解生产中,阴极 产生铝,阳极产生氧气。 实际上阳极反应是一个很复杂的电化学反应。人们通过 大量的实际测量和阳极过程热力学和动力学的研究认为,在 正常的冰晶石-氧化铝熔盐电解中,当用炭做阳极时,阳极上 的一次气体产物为100%的CO2 ,其反应可以表示如下: 2AL O +3C=4AL+3CO (1) 2 3 2 包头铝业炭素厂 刘 伟 电解槽中的阳极反应及理论消耗 从热力学角度去分析,在高温下用碳还原金属氧化物, 产物以二氧化碳的形式出现是不可能的,而上述反应的发生 是通过电解槽两极的电化学反应进行的。 在电解槽中,溶解于冰晶石熔体中的氧化铝以铝氧氟络 离子的形式存在于冰晶石熔体中,在电解过程中,含氧络离 子在炭阳极上放电,在工业电解阳极电流范围之内,阳极产 物是CO . 2 3O2- (络合的) ﹢1.5C ﹣6e 1.5CO2 (2) 包头铝业炭素厂 刘 伟 电解槽中的阳极反应及理论消耗 在液体铝阴极上,是络合的铝离子在阴极上参加电化学 反应,即: 2Al 3+ ( 络合的)﹢6e 2Al (3) 综合上述 (2 )和 (3)即得到 (1)式。 包头铝业炭素厂 刘 伟 电解槽中的阳极反应及理论消耗 根据法拉第定律,按上述电化学反应方程计算,铝电解 炭阳极的理论消耗为333kg/t-Al或0.112g/ (A·h )。计算过程 如下: Al O : 102 /54=1.889kg 2 3 C: ﹙1.5 ×12 ﹚/54=0.333kg CO : ﹙1.5 ×44 ﹚/54=1.222kg 2 包头铝业炭素厂 刘 伟 电解槽中的阳极反应及理论消耗 在通常的工业电流密度下,的确存在CO的产生,这是由 于铝的再氧化等反应的结果。在低电流密度下,一次阳极气 体中也含有CO。 2Al ﹢3CO =Al O ﹢3CO (5) 2 2 3 AL O ﹢3C=2AL ﹢3CO (6) 2 3 C ﹢CO =2CO (7

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