D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.02.044 第21卷第2期 北京科技大学学报 Vol.21 No.2 1999年4月 Journal of University of Science and Technlogy Beijing Apr.1999 低温AL,O,悬浮电解新工艺的研究 卢惠民)邱竹贤)方克明)洪彦若) 1)北京科技大学应用科学学院，北京1000832)东北大学有色金属冶金系，沈阳110006 摘要研究了利用低熔点氟氯化物体系作电解质的低温A1,0,悬浮电解制铝新工艺.从20~80 A电解槽上进行的电解结果，推导了电流效率的计算表达式.结果表明，影响电流效率的主要因素 是槽电流和产物铝的表面积，增大槽电流和减小产物铝的表面积都能使电流效率增大.在100A电 解槽上实验，当电解温度为750℃，yAl,0,平均粒度为1.22μm,电解质中F-和C1~的摩尔比为1 时，电流效率达到86.3%，制取1kgA1的电耗为1l.73kW.h. 关键词氟氯化物体系；低温AL,O,悬浮电解；电流效率 分类号TF81 低温铝电解具有高效节能、利于惰性电极和 128mm×130mm和Φ150mm/160mm×120mm, 绝缘内衬材料的、延长电解槽的寿命等优点，成 电极均为铜阳极和TB,阴极.图1是20~80A电 为今后铝工业发展的方向，).铝的熔点为660℃， 解槽，用于研究电流效率.其电极结构为：铜阳极 实际电解温度在700~800℃范围是可行的.低温 铝电解的困难在于AL,O,的溶解度小和电导率 铜导线 TB2阴极 低，使得目前铝电解工艺采用950℃以上的电解 刚玉管 温度，结果造成电流效率低，能耗大.因此，研究 刚玉坩埚 一种新型的铝电解工艺，使它具有电解温度低， 电导率大并且电解过程与AL,O,的溶解度无关的 不锈钢套 特点，已是世界制铝业的重大课题 电解质 本文研究了在低熔点氟氯化物体系中低温 AL,O,悬浮电解制铝新工艺，探讨影响电流效率 的主要因素，并在100A电解槽上进行综合电解 AI球 铜阳极 实验. 1实验方法 图120~80A电解槽 实验采用预先经过精制脱水的低熔点氟氯 化物电解质，其中F和C1的摩尔比为1，测得 为圆盘状，直径10cm,阳极铜导线用刚玉管保 该电解质的熔点为664℃，750℃时电导率为 护，TiB,阴极为烧结板状，尺寸为100mm×50 2.2262-1·cm1,密度为1.68g·cm3,Y-Al20 mm×5mm.图2是100A电解槽，用于综合电解 的溶解度为1.31%.它是由高纯微细A1(OH),在 实验其电极结构为：阳极由铜板制作呈L型，竖 600℃下焙烧10h而获得，平均粒度为 直部分尺寸为100mm×80mm×3mm,水平部 1.22μm,按10%配人电解质.每次实验用电解质 分尺寸为15mm×80mm×3mm:TB,阴极为烧 为2000g· 结板状，尺寸为100mm×80mm×5mm,阴极下 实验所用的2种电解槽中的刚玉坩埚和不锈 方有一刚玉汇铝池，尺寸为100mm×50mm× 钢套均为同一规格，尺寸分别为中120mm/ 30mm. 实验中电量由HA-1型安培小时计记录，电 1998-10-21收稿卢惠民男，36岁，博士后 ·国家自然科学基金资助课题N0.59474018) 流效率用称重法测定，第 卷 年 第 期 月 北 京 科 技 大 学 学 报 “ 低温 ， ， 乙 悬浮 电解新工艺 的研究 卢惠民 ‘ 年竹 贤 方 克 明 ‘ 洪彦若 ‘ 北京科技 大学 应用 科学学 院 ， 北京 东北大学有色金 属冶金 系 ， 沈 阳 摘 要 研究 了利用低熔点氟氯化物体系作 电解质的低温 ， 悬浮 电解制铝新工艺 · 从 一 电解槽上进行 的 电解 结果 ， 推 导了 电流效率 的计算表达式 结果表 明 ， 影 响电流效率的主要 因素 是槽 电流和 产物铝 的表 面积 ， 增 大槽 电流和减小产物铝 的表面积都能使电流效率增大 在 电 解槽上实验 ， 当电解温度 为 ℃ ， 下 一 平均 粒度 为 · 卜， 电解质 中 一 和 一 的摩尔 比为 时 ， 电流效率达到 ， 制取 的 电耗 为 · 关键词 氟氯化物体系 低温 ， 悬浮 电解 电流效率 分类号 低 温 铝 电解 具 有 高效 节 能 、 利 于惰 性 电极 和 绝 缘 内衬 材 料 的 、 延 长 电解 槽 的 寿命等优 点 ， 成 为今后 铝 工 业发展 的方 向日， 铝 的熔 点 为 ℃ ， 实 际 电解 温度 在 一 ℃ 范 围是 可行 的 低 温 铝 电 解 的 困 难 在 于 。 的 溶 解 度 小 和 电 导 率 低 ， 使 得 目前 铝 电解 工 艺 采 用 ℃ 以 上 的 电解 温 度 ， 结 果 造 成 电 流 效 率 低 ， 能 耗 大 因 此 ， 研 究 一 种 新 型 的 铝 电解 工 艺 ， 使它 具 有 电解 温 度 低 ， 电导率大并 且 电解 过程 与 ， 的溶解 度 无 关 的 特点 ， 已 是 世界 制铝 业 的重 大课题 郎〕 本 文 研究 了 在 低 熔 点 氟 氯 化 物 体 系 中低 温 。 悬 浮 电解 制 铝 新 工 艺 ， 探 讨影 响 电流 效 率 的 主 要 因 素 ， 并 在 电解 槽 上 进 行 综 合 电解 实验 和 中 了 ， 电极 均 为铜 阳极 和 阴极 · 图 是 一 电 解 槽 ， 用 于 研 究 电流 效率 其 电极 结 构为 铜 阳极 实验方法 实 验 采 用 预 先 经 过 精 制脱 水 的低 熔点 氟 氯 化物 电解 质 ， 其 中 一 和 一 的摩 尔 比为 ， 测 得 该 电 解 质 的 熔 点 为 ℃ ， ℃ 时 电 导 率 为 。 一 ‘ · 一 ’ ， 密 度 为 · 一 ’ ， 下 一 的 溶 解 度 为 · 它 是 由 高 纯 微 细 在 ℃ 下 焙 烧 而 获 得 ， 平 均 粒 度 为 卜 ， 按 配 人 电解 质 每 次 实 验 用 电解 质 为 实 验所用 的 种 电解 槽 中的 刚玉增祸 和 不锈 钢 套 均 为 同 一 规 格 ， 尺 寸 分 别 为 中 灯 一 一 收稿 卢惠 民 男 ， 岁 ， 博士后 国家 自然科学基金 资助 课题 。 石 … — — 一 一 一 — 一 「勺 ，尹 权、 、 、 、 、 、 、 、 孙又丈 图 一 电解槽 为 圆 盘 状 ， 直 径 ， 阳 极 铜 导 线 用 刚 玉 管 保 护 ， 阴 极 为 烧 结 板 状 ， 尺 寸 为 幻仙。 图 是 电解 槽 ， 用 于 综合 电解 实验 其 电极 结构 为 阳极 由铜板制 作呈 型 ， 竖 直 部 分 尺 寸 为 们 ， 水 平 部 分 尺 寸 为 巧 讯 阴极 为 烧 结 板 状 ， 尺 寸 为 ， 阴极 下 方 有 一 刚 玉 汇 铝 池 ， 尺 寸 为 实 验 中 电量 由 一 型 安 培 小 时计 记 录 ， 电 流效率用称重法 测定 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1999．02．044