發(fā)布時(shí)間：2020-04-24 09:12

【摘要】：電流效率是鋁電解工業(yè)的重要生產(chǎn)指標(biāo),造成電流效率降低的最主要原因就是陰極鋁以物理或化學(xué)方式溶解到電解質(zhì)中并被陽(yáng)極氣體氧化。因此陰極鋁在電解質(zhì)中的溶解一直備受關(guān)注。電解質(zhì)熔體對(duì)鋁的溶解能力的大小通常表征為鋁在電解質(zhì)中的溶解度。目前關(guān)于鋁溶解度的研究較少,且尚未形成一致的結(jié)論。本文采用容量法對(duì)冰晶石熔鹽中的鋁溶解度進(jìn)行了測(cè)量,并探索鋁溶解度的影響因素及鋁的溶解形式。利用微量氣體測(cè)量裝置研究了分子比、KF添加量和鋁與電解質(zhì)質(zhì)量比等因素對(duì)冰晶石熔鹽中鋁溶解度的影響。實(shí)驗(yàn)表明:在980℃下,向CR=2.2～3.0 的 NaF-AlF3-5wt%CaF2-3wt%Al2O3 電解質(zhì)中分別添加 0～5wt%KF,鋁的溶解度都集中在0.013～0.02%附近。在相同分子比下,KF添加量的改變對(duì)鋁溶解度幾乎沒(méi)有影響;鋁的溶解度隨著分子比的增加而增加,由分子比2.2時(shí)的0.014%增加到分子比4.0時(shí)的0.026%。對(duì)反應(yīng)后電解質(zhì)中的鈉和鋁中的鈉進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn),隨著分子比的增加鈉含量也相應(yīng)增加,推測(cè)冰晶石熔鹽中鋁的溶解是以Al+4NaF=NaAlF4+3Na的反應(yīng)化學(xué)置換出金屬鈉;在2.4NaF-AlF3-5 wt%CaF2-3 wt%Al2O3熔鹽體系中,電解質(zhì)與鋁的質(zhì)量比越小,鋁的溶解度越大,達(dá)到飽和后趨于穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選取比例為2的體系有利于得到更精確的鋁溶解度。向分子比2.4的NaF-AlF3電解質(zhì)中分別添加0～7wt%Al2O3、MgF2、CaF2和LiF,探究氧化鋁及添加劑對(duì)鋁溶解度的影響。結(jié)果表明:氧化鋁會(huì)促進(jìn)鋁在電解質(zhì)中以分散的膠狀鋁的形式存在,鋁的溶解度在0.0152%到0.0326%之間明顯波動(dòng),測(cè)量結(jié)果重現(xiàn)性較差;鋁的溶解度隨添加MgF2和CaF2的增加呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。由于溶解鋁的置換作用:MgF2+2/2Al=Mg(inAl)+2/3AlF3,鋁中的鎂含量隨著MgF2的增加而增加;添加LiF對(duì)鋁的溶解度幾乎沒(méi)有影響。鋁的溶解度在0.025%附近輕微波動(dòng),鋁球中鈉含量和鋰含量都基本穩(wěn)定。
【圖文】：

密封不銹鋼坩堝與法蘭盤之間通過(guò)真空銅墊圈密封，通過(guò)螺栓固定，以逡逑保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中坩堝內(nèi)部氬氣氣氛不變，避免了鋁與空氣接觸氧化損失對(duì)實(shí)逡逑驗(yàn)造成影響。實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖２．３所示。逡逑－１６－逡逑

采用容量法測(cè)得金屬鋁在冰晶石熔鹽中的溶解度范圍是０．０２％？０．１％，對(duì)逡逑應(yīng)產(chǎn)生的氫氣體積也相對(duì)較少，必須選取精確度較高的氣體測(cè)量裝置。本實(shí)逡逑驗(yàn)采用Ｒｏｇｅｒｓ等人［４（）］開(kāi)發(fā)出的“測(cè)定毫克堿金屬量的氣體裝置”，如圖２．７逡逑所示。此套裝置可測(cè)量毫克量級(jí)金屬產(chǎn)生氫氣的量，符合本實(shí)驗(yàn)要求。逡逑圖中，Ａ－Ｆ為活塞，Ｇ為樣品室，Ｌ儲(chǔ)液罐中裝滿２．８６８ｍｏｌ／Ｌ的鹽酸，逡逑Ｍ儲(chǔ)液罐中裝滿去離子水。Ｈ為１０ｍｌ量管，Ｊ為２ｍｌ量管，Ｈ、Ｊ、Ｋ均封裝逡逑在水套中，，并放置一個(gè)溫度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量水套內(nèi)溫度變化，水套可以保證整個(gè)逡逑反應(yīng)在相同溫度下進(jìn)行，降低周圍環(huán)境溫度變化對(duì)氣體體積產(chǎn)生的影響，提逡逑高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；同時(shí)還可以放大Ｈ、Ｊ量管上的度數(shù)，方便讀數(shù)。樣逡逑品室Ｇ與量管Ｈ通過(guò)硅膠軟管連接，樣品室Ｇ內(nèi)為稱好的樣品及攪拌轉(zhuǎn)子，逡逑下方放置一個(gè)磁力攪拌機(jī)攪拌Ｉ
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TF821

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2638791