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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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