铝电解复习题(附答案).doc

轻金属冶金学电解复习题 一、基本概念 1、铝电解用的原材料是什么? 答：铝电解用的原材料大致分三类：原料——氧化铝；熔剂——氟化盐(包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等)；阳极材料——预焙炭块(预焙槽)。 2、目前，在铝工业生产上的电解槽按阳极结构型式可分为多少种? 答：电解槽按阳极结构型式可分为两大类四种型式。  1）自焙阳极电解槽 a、旁插棒式  b、上插棒式  2） 预焙阳极电解槽a、连续式  b、不连续式 3、什么是阳极效应? 答：阳极效应是溶盐电解所固有的一种特征现象。当其发生时，在阳极与电解质接触的周边上，出现许多细小的电弧，发出轻微的噼啪声，电解质沸腾停止，此时槽电压巳从正常值(例如4.2伏)升高到数十伏，并联在电压表上的指示信号灯也亮了起来。这就是工厂里所说的阳极效应，阳极效应可以看做是一种“阻塞效应”。它在很大程度上阻碍阳极与熔体之间的电流传递，实践证明，产生这种现象的主要原因是电解质中缺乏氧化铝。在其它条件不变时，电解质中氧化铝降低到一定程度，就发生阳极效应。 4、什么叫铝电解的电流效率?它的计算公式是什么? 答；所谓电流效率就是在电解过程中实际的铝产量与同样条件下(电流强度和时间)铝的理论产量之比的百分数，其公式是 η=M实/M理×100% 式中η一为电流效率(％) M实一铝的实际产量(公斤或吨) M理一铝的理论产量(公斤或吨) 上述公式也可以下式表示： η=M实/(0.3355×I×t) ×100% 如果确定了电流效率η，则实际产量可以下式表达  M实=0.3356×I×t×η 5、什么是铝电解的电能效率？ 二、主要问题 1、目前，在铝工业生产上的电解槽按阳极结构型式可分为多少种? 工业铝电解槽的构造有哪些? 预焙槽的阳极装置有哪些构成? 答：电解槽按阳极结构型式可分为两大类四种型式。 1）自焙阳极电解槽a、旁插棒式 b、上插棒式  2） 预焙阳极电解槽a、连续式 b、不连续式 工业铝电解槽的构造，主要包括阴极装置、阳极装置、母线装置、绝缘装置和集气装置。 位于阴极槽体之上的阳极及附属部件结构均属阳极装置。预焙槽的阳极装置是由阳极炭块组和阳极提升机构组成。而阳极炭块组又由炭块、钢爪和铝导杆三部分构成 2、电解质由哪些成分组成，其特性是什么? 答：在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔 融盐叫电解质。它主要是以冰晶石和氧化铝组成。另外还有—些氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等。其中冰晶石是作为熔剂，氧化铝作为熔质，氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等作为添加剂，以改善电解质的物理化学性质，有利于提高生产指标。 3、铝电解质的物理化学性质都包括哪些? （了解铝电解质的各种性质及各组分对性质的影响）补充详述！！ 答；铝电解质的物理化学性质，包括熔度(熔点或初晶点)、密度、导电度，表面性质、粘度、蒸气压、氧化铝在电解质中的溶解度等。 4、试分析铝电解用炭阳极之利弊何？ 答：在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。作为导电的阴阳两极的各种材料中，既能良好导电，又能耐高温，抗腐蚀、同时价格又低廉的唯有炭素材料。因此铝工业生产都采用炭素材料作两极。 5、铝电解不用冰晶石是否可能，有无其他方案（讨论新法炼铝） 6、铝电解的基本反应式是什么? 答，概括地说如下： 在阳极上 3O2-(络合的) + 1.5C-6e =1. 5 C02 在阴极上 A13+ (络合的) +6e= 2Al 两项合并得总反应式为:  Al2O3+1.5C=2Al + 1.5CO2 7、氧化铝加入冰晶石熔体中生成了什么新离子？ 8、正常电解时阳极气体组成如何，效应时阳极气体有何变化？ 答；工业电解槽在正常生产过程中阳极气体成分含有CO2和CO，通常CO2气体含量约占70％，CO约占30％，但是当槽子快发生阳极效应时，阳极气体成分含量发生逆转，CO2含量还逐渐减少，CO含量增加。还有少量的CF4气体。 9、阳极效应的机理 答：熔盐电解时发生在碳质阳极上的特征现象。经常出现于冰晶石(NaAlF)-氧化铝电解中，也发生于氯化物电解中。电解质成分不合理或阳极电流密度过高都能导致阳极效应。 机理 产生阳极效应的机理尚未探明，但此现象早已熟知。铝电解时发生阳极效应，显然同阳极表面生成某些化合物和积聚气体有关。 工业铝电解槽里氧化铝含量低于1％时,氟离子和