电解铝知识讲座一章基础知识.ppt

(1)表面张力：表面张力：熔体（液体）的表面质点（分子、原子或离子）所受的力与熔体内部质点不同，熔体内部质点受其周围质点的作用力（斥力或引力）是对称，合力为零。生产中要求电解质与阳极气体之间有较大的表面张力，有利于阳极气体的逸出，要求电解质与铝液之间应有较大的界面张力，这样可以降低铝在电解质中的溶解速度，增大铝与电解质的分离速度。第31页,共51页，星期六，2024年，5月（2）湿润性湿润性。是表示液相对固相的湿润能力。液相对固相表面的湿润程度取决于其表面张力的大小。实践证明，电解质熔体随Al2O3浓度样增加，对碳素材料的湿润性变好，在有铝存在的情况下，电解质对碳素材料的湿润性也有所改善，在生产中，要求电解质对阳极的湿润性要适当好些，对阴极的湿润性要差，电解质对阳极的湿润好，可以使阳极气体迅速脱离阳极表面，减小所膜电阻，但也宜太好，太好会造成电解质中的碳渣分离困难，电解质对阴极湿润性差，可以有效阻止电解质向阴极内衬中渗透，减轻炉底破损。第32页,共51页，星期六，2024年，5月液体对固体的湿润角液体NM固相液体NM固相θ90°表示液体对固体的湿润性不良，角越大，湿润性越差。θ90°则表示液体对固体的湿润性好，角越小，湿润性越好。湿润性第33页,共51页，星期六，2024年，5月影响电解质湿润性的因素：1.电流密度和铝的影响。2.氧化铝浓度的影响。3.冰晶石物质数量的影响。4.碳素材质的影响。5.炭阳极中添加锂盐的影响。6.炭阴极上硼化钛的影响。湿润性第34页,共51页，星期六，2024年，5月挥发性物质的挥发性，一般是指液体在低于沸点的状态下，分子以气态排出（蒸发）的程度。在生产当中，要求电解质的挥发性要小，一是可以减小冰晶石的挥发损失，二是可以减小有害物的排放对人体减少危害，并减轻环境污染。第35页,共51页，星期六，2024年，5月添加剂对电解质的影响:能满足电解生产添加剂的条件为；1.在电解过程中不参与电化学反应，以免电解出其他元素而影响铝的纯度。2.能够对电解质的性质有所改善。3.对氟化铝溶解度的影响不能太大，吸水性和挥发性要小。4.来源广泛，价格要低廉等。第36页,共51页，星期六，2024年，5月能够部分满足上述要求的添加剂有，氟化铝，氟化钙，氟化镁，氟化锂，氟化钠。常用添加剂的优点；都具有降低电解质初晶温度的优点。缺点是降低氧化铝在电解质中的溶解度，和溶解速度。第37页,共51页，星期六，2024年，5月铝电解过程中两极副反应都是什么?在冰晶石一氧化铝熔盐铝电解过程中，在电解析出铝的同时，在两极上还伴随发生一些重要的过程和现象，因这些过程和现象对生产有害无益，所以称为两极副反应，在阴极副反应中有金属钠的析出，阴极铝的再溶损失，炭化铝的生成；在阳极副反应中有阳极效应、阳极气体成分的变化第38页,共51页，星期六，2024年，5月1.阴极副反应；1.铝的溶解反应，金属铝壳部分溶解在冰晶石熔体中。2.金属钠的折出，在阴极的主反应是折出铝而不是钠，因为钠的折出电位比铝的低。3.碳化铝的生产，在高温条件下铝可与碳发生反应生成碳化铝。第39页,共51页，星期六，2024年，5月阳极效应；阳极效应是熔盐电解时发生在阳极上的一种特殊现象。铝电解过程中，当期电流密度达到一定值后称为临界电流密度，槽电压聚升，可从几伏，增至几十伏，阳极附近出现电弧光和噼啪声，这一现象称为阳极效应。第40页,共51页，星期六，2024年，5月阳极效应发生的机理学有哪些?1.湿润性理论。2.氟离子放电理论。3.静电引力理论。4.综合理论。第41页,共51页，星期六，2024年，5月该理论认为发生阳极效应是由于电解液对阳极的湿润性改变所致。当电解液内氧化铝浓度高时，电解液对阳极的湿润性很好，阳极过程中产生的气泡很容易从阳极上排挤掉；当氧化铝浓度降低时，电解液对阳极的湿润性变坏，阳极上的气泡不易被排开，于是小气泡合并成大气泡，最终在阳极底掌形成一个气膜层，从而发生阳极效应。在发生阳极效应时，向电解质中添加氧化铝，电解液对阳极的湿润性重新变好，于是阳极气膜遭到破坏，效应熄灭，恢复正常电解过程。阳极效应机理－湿润性理论第42页,共51页，星期六，2024年，5月第43页,共51页，星期六，2024年，