鋁工業(yè)生產(chǎn)中常用添加劑來改善熔鹽電解質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)以提高電解生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),但添加劑對電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),離子的遷移擴(kuò)散及物理化學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)制仍不夠清楚,而且通過實(shí)驗(yàn)篩選添加劑存在很大的盲目性和局限性。因此,本文提出采用分子動力學(xué)模擬的方法揭示添加劑氟化鋁、氟化鈣、氟化鎂對冰晶石及冰晶石-氧化鋁熔鹽體系中離子的存在形式、遷移擴(kuò)散機(jī)制及其對體系物理化學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)制,對鋁電解工藝的優(yōu)化和改進(jìn)提供指導(dǎo),為開發(fā)高效環(huán)境友好型添加劑提供理論依據(jù)。取得如下主要結(jié)論：1.采用分子動力學(xué)的方法研究了氟化鋁對冰晶石及冰晶石-氧化鋁熔鹽體系結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響,結(jié)果表明冰晶石熔鹽體系中各離子間的徑向分布函數(shù)均隨氟化鋁摩爾分?jǐn)?shù)的增加有規(guī)律地變化。隨著氟化鋁摩爾分?jǐn)?shù)的增加,Al3+-F之間的相互作用逐漸減弱,Al3+與A13+及F-與F-之間的相互作用逐漸增強(qiáng),致使體系中的AlF63-離子基團(tuán)通過氟橋形成了鋁復(fù)合離子基團(tuán),導(dǎo)致陰陽離子的擴(kuò)散系數(shù)不斷降低,體系的電導(dǎo)率逐漸減小,粘度先增大后減小。隨著溫度的升高,Na3AlF6體系中Al3+-F-、Al3+-Al3+之間的相互作用均減弱,復(fù)雜的鋁氟離子基團(tuán)會發(fā)... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．３體系中不同離子間的徑向分布函數(shù)．（ａ）Ａｐ＋和Ｎａ＋，?（ｂ）Ａｌ３＋和ｒ，似Ａ１３＋和Ａ１３＋，州？－??和［－??Ｆｉｇ．?２．３?Ｒａｄｉａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｄｉ祀ｒｅｎｔ?ｉｏｎｓ，?（ａ）?ＡＰ＋?ａｎｄ?Ｎａ＋，?（ｂ）?Ａｌ］＋?ａｎｄ?Ｆ，似??Ａ！３＋?ａｎｄ?Ａ１３＋，?（ｄ）?Ｆ—?ａｎｄ?Ｆ－??

其中／＞〇表示目標(biāo)粒子的平均數(shù)密度，ｇ的為徑向分布函數(shù)，ｒ取徑向分布函數(shù)第??一波谷的位置，積分得到的ｉＶ值即為目標(biāo)粒子在第一配位層內(nèi)的配位數(shù)。??圖２．４給出了冰晶石烙鹽體系中Ａ１３＋周圍Ｆ和Ｆ周圍Ｆ的配位數(shù)。從圖中可??Ｗ看出，Ａ１３＋周圍Ｆ－的配位數(shù)大于６。隨著Ａ化含量的增大，Ａ１３＋周圍Ｆ的配位??數(shù)略有增大且在Ｘ?＝化３５時配位數(shù)達(dá)到６．４，結(jié)合Ａ１３＋－Ｆ徑向分布函數(shù)的分析結(jié)??果可知，烙體中可能形成了?Ａ１３＋－Ｆ－配位數(shù)大于６的離子基團(tuán)，但是烙體中一直有??Ａ１Ｆ６３３旨、定存在且為主要離子存在形式。侯懷宇等通過分析Ｆ－Ａ１－Ｆ鍵角分布也??認(rèn)為Ｎａ３Ａ化烙鹽體系中存在八面體的Ａ１Ｆ６３請子基團(tuán)。隨著Ａ１Ｆ３摩爾分?jǐn)?shù)的増??力口，Ｆ—周圍Ｆ的配位數(shù)呈增大趨勢。這表明隨著Ａ１Ｆ３的加入，Ｆ－Ｆ之間的相互作??用逐漸增強(qiáng)。結(jié)合相關(guān)離子間的徑向分布函數(shù)可知，隨著Ａ１Ｆ３的加入，體系中??形成的氣橋數(shù)目逐漸增多而游離的氣離子逐漸減少，簡單的鉛復(fù)合離子基團(tuán)通過??氣橋形成復(fù)雜的離子基團(tuán)，甚至形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這將會導(dǎo)致烙體排布比較疏??松

２Ａ３．２徑向分布函數(shù)和配位數(shù)??添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氣化侶的（ＮａｓＡ化＋４％Ａｌ２〇３）ｉ－、，，（Ａ化）ｗ？烙鹽體系中不同組??分質(zhì)屯、間的徑向分布函數(shù)如圖２．８所示。??１。－‘３’?Ｉ?Ｈｉ?４。；＂’?Ａ?二心。??８－?ｎ?３。－?Ｉ?ｘｉ??ＩＩ．?一Ｊ：：?Ａ?１??０?ｊｇｍｇｔｍｆ?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?０?ＭｔｉｉｉｉＡ?Ｉ——??１?２?３?４?５?１．０?１．６?２．０?２．５?３．０?３．５?４．０?４．５?５．０???ｒｊｋ???ｒｊｋ???４?５?阿Ｉ?二＾?＿Ａ??４．０?－?ｆｔ?－＊—５％?ｆ＾Ｌｊ＾?可?一■—０??３?５－?＼?主；説?＾?＿ｒ?哉。??３．０－?ＬＵ?＜２。％?２．。－＆言??ｍ??０．０Ｉ?，?Ｉ?＇、?Ｉ???Ｉ?，?Ｉ?，??〇‘〇?＾?Ｉ?，?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?，???３４５６７８２?３?４?５?６??ｒｔｋ?ｒ！ｋ??圖２．８體系中不同離子間的徑向分布函數(shù)．（ａ）?Ａ１３＋和ｒ，（ｂ）?Ａ產(chǎn)和護(hù)，似Ａ１３＋和Ａ１３＋，州Ｏ２－??和Ｆ??Ｆｉｇ．?２．８?民ａｄｉａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｏｎｓ，?（ａ）?ＡＪ３＋?ａｎｄ?Ｆ，?（ｂ）?Ａｌ］＋?ａｎｄ?〇２－，?（ｃ）??Ａｐ＋ａｎｄ?Ａ｜３＋

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]有機(jī)溶劑體系中鋁的電解精煉研究[D]. 高玉煙.天津大學(xué) 2009
[2]BMIC-AlCl3離子液體電解精煉鋁的研究[D]. 王喜然.昆明理工大學(xué) 2006



本文編號：3508861