Vol.21 No.4 卢惠民等：Na,AIFs-AIF,CaF:-LiF-Al,O,在体系中低温铝电解 ·325 体系的液相线温度测定结果. 上，铝电解中铝和电解质分离取决于两者的相 表】熔盐Na,AlF。-AlF3-CaF-LiF-Al,O,体系的液相线温度 对密度值，即△p=(pa一ppA,△p越大，分离效 CR2.42.3222.12.01.81.51.31.0 果越好.低分子比电解质在液相线温度以上 t/℃960955944934924886784706695 20℃时的密度随分子比减小而减小，在分子比 可见，减少电解质分子数比可以大幅度地 为22时达到最小值，以后又逐渐增大.计算结 降低电解质液相线温度，并且随分子数比降低， 果表明，在变温条件下，相对密度值随分子比减 分子数比对液相线温度的影响愈明显.因此，采 小而增大，并且分子比越小该值越大.显然，使 用低分子数比电解质有利于降低电解温度， 用低分子比电解质有利于提高电流效率. 2.2电导率 3低温电解冶炼金属铝 将测定的熔盐Na,AIF6-AIF-CaF-LiF-Al,O 体系的电导率归纳为k=A+BT形式，T的取值 根据熔盐Na,AlF6-AlF,-CaFz-LiF-Al,O,体系 范围从该电解质液相线温度至1273K.见表2. 的物化性质，选择低分子比电解质制铝.100A 表2熔盐Na,AF。AIF,-CaF:-LiF-AlO,体系 电解槽的电解工艺条件及实验结果见表4. 电导率温度方程式中常数及标准偏差(S) CR 4/Q-.cm-B.10/(0-.cm-)-K-10.Sp/-.cm- 表4100A电解槽试验条件和试验结果 电流密度JIA·cmT 2.4 0.1456 1.7040 2.1176 阳极 阴极 槽电压N 2.3 0.1313 1.6731 1.6634 13R 0.14 0.81 3.42 2.2 0.1105 1.6475 1.4231 1.8 0.41 0.81 3.40 2.1 0.0904 1.6194 0.9462 2.0 0.41 0.81 3.36 2.0 0.0647 1.5959 1.3758 t/℃ 直流电耗！ z/h n1% 1.8 -0.0020 1.5584 1.3396 kW.h 1.5 -0.1314 1.5240 2.1010 800 4 88.3 11.54 900 86.3 11.74 1.3 -0.2282 1.5125 1.2754 4 9304 4 84.6 11.83 1.0 -0.2119 1.3366 1.1134 由表4可见，随着分子比的减小，电解温度 由表2可见，低分子比电解质熔液的电导率随温度升 ()降低，电流效率()增大，能耗降低.本实验所 高而增加，随分子比的减小而明显下降 2.3密度 用电解槽与传统HH电解槽相比，其好处是：有 将测定的熔盐Na,AIF6-AlF-CaF-LiF-Al,O, 利于阳极气体排出，减少其与溶解铝的反应机 体系的密度归纳为p=A'+BT的形式，T的取值 会：电解质流循环加大，避免了电解过程中阴极 范围从该电解质液相线温度至1273K.见表3. 区Na离子的富集，防止了阴极固体结壳发生； 产物铝安定地沉降在汇铝池中，Al,O,沉淀不但 表3熔盐Na,AIF。-AIF-CaF-LiF-Al,O,体系密度 不对电解过程产生影响，反而保持槽内A2O质 温度方程式中的常数及标准偏差(S) 量分数平衡，使得生产过程稳定，不发生阳极效 CR A%g.cm B'.10'/g.cm).K-10Sp/g.cm 应：能通过调节阳极的电流密度及高度来控制 2.4 3.0890 7.8520 4.2294 阳极气体排出量和电解质循环速度，使电解质 2.3 2.2297 8.9820 5.7798 2.2 3.1798 8.7600 0.9437 流动不至过度：相同容积的阴极面积大，产能 2.1 3.1691 8.7220 1.1308 大：电极排列形式和TB,阴极的采用增大了缩 2.0 3.3650 10.3929 3.2270 短极距的潜力，也极大地补偿了低分子比电解 1.8 3.3652 10.7128 6.4384 质电导率下降的弊端，有利于节能降耗.实验表 1.5 3.2334 10.4850 0.8227 明，这种电解槽结构合理，适合于低温铝电解. 1.3 3.1985 10.8550 6.2449 1.0 3.2329 11.3018 5.4230 4结论 由表3可见，低分子比电解质的密度，随温 (1)对熔盐Na,AIF6~AlF-CaF-LiF-Al,O,体系 度升高而减小：在等温条件下，随分子比减小而 物化性质的研究表明，低分子比电解质的液相 减小：在变温条件下，密度变化比较复杂.实际 线温度低，与铝的相对密度大，电导率下降.卢 惠 民等 〕 一 一 一 一 刃 。 在 体 系 中低温 铝 电解 上 ， 铝 电解 中铝 和 电解 质分 离取 决于 两 者 的相 对 密度 值 ， 即 如 二 切 一环 办加、 ， 如 越大 ， 分离效 果 越 好 低 分 子 比 电解 质 在 液 相 线 温 度 以上 ℃ 时 的密度 随 分子 比减 小 而 减 小 ， 在 分 子 比 为 时达 到最 小值 ， 以后 又 逐渐 增 大 计 算结 果表 明 ， 在变温条件下 ， 相 对密度值 随分子 比减 小而 增 大 ， 并 且 分 子 比越 小 该值越 大 显 然 ， 使 用低 分 子 比 电解 质有 利 于 提 高 电流 效 率 低温 电解冶炼金属铝 根据熔 盐 一 。 一 一 一 。 体 系 的物化 性 质 ， 选择低 分 子 比 电解 质 制铝 电解 槽 的 电解 工 艺 条件 及 实验 结果 见 表 表 电解槽试验条件和试验结果 阳极 ︶城一 … ，，二‘ 体 系 的液 相 线温度测 定结 果 表 一 熔盐 一 一 一 一 体系的液相线温度 ℃ 可 见 ， 减少 电解 质 分 子 数 比可 以大 幅度 地 降低 电解 质液相 线温度 ， 并且 随分子数 比 降低 ， 分 子数 比对液相 线温度 的影 响 愈 明显 因此 ， 采 用 低 分 子 数 比 电解 质 有 利 于 降低 电解 温度 电导率 将 测 定 的熔 盐 一 一 一 一 ， 体系 的 电导 率 归纳为 二 形 式 ， 的取 值 范 围从 该 电解质 液相 线温度 至 见 表 表 熔 盐 产 一 一 评 一 ， 体系 电导率温 度方 程 式 中常数及 标准偏 差 一 ， · 一 ， · ， 一 ， · 一 ’ · 一 ， ， · 凡 一 ’ · 一 ’ 一 ， 一 一 一 由表 可见 ， 低分子 比电解质熔液的电导率随温度升 高而增加 ， 随分子 比的减小而明显下降 密度 将测 定 的熔盐 一 一 一 一 体 系 的密 度 归纳 为 尸十 ‘ 的形 式 ， 的取 值 范 围从 该 电解 质液相 线温 度至 见 表 ℃ 叮 直流 电耗 · 内︶气一了‘、 … 峙斗斗月月‘ ︸八入 峥口月 表 熔盐 ‘ 一 一 一 一 体 系 密度 温 度方 程 式 中的 常数及 标 准偏 差 烤 · ‘ · · 一 ， · 一 ’ ， · 一 ’ 由表 可 见 ， 随着分 子 比 的减 小 ， 电解 温度 降低 ， 电流 效率 功增 大 ， 能耗 降低 本 实验 所 用 电解 槽 与传 统 一 电解 槽相 比 ， 其好 处 是 有 利于 阳 极气 体排 出 ， 减 少其 与溶解 铝 的反 应机 会 电解 质 流循环 加 大 ， 避免 了 电解过程 中阴极 区 离子 的富集 ， 防止 了 阴极 固体 结壳 发 生 产物铝 安定地沉 降在汇 铝 池 中 ， 。 沉淀 不 但 不 对 电解 过程 产 生 影 响 ， 反 而 保 持 槽 内 。 质 量 分数平衡 ， 使得 生 产过 程 稳 定 ， 不 发生 阳 极效 应 能通 过 调 节 阳 极 的 电流 密 度及 高度来控 制 阳 极气 体 排 出量 和 电解质 循 环 速度 ， 使 电解 质 流 动 不 至 过 度 相 同容积 的 阴极 面积 大 ， 产 能 大 电极排 列形 式 和 阴 极 的采用 增 大 了缩 短 极距 的潜 力 ， 也 极 大地补 偿 了低 分 子 比 电解 质 电导 率下 降的弊端 ， 有利于 节 能 降耗 实验表 明 ， 这 种 电解 槽 结构 合 理 ， 适合 于 低 温铝 电解 由表 可 见 ， 低 分 子 比 电解 质 的密 度 ， 随温 度升 高而 减小 在 等温 条件 下 ， 随分 子 比减 小而 减 小 在变温 条件 下 ， 密 度变化 比较 复杂 实际 结论 对熔盐 一 一 一 一 。 体 系 物 化 性质 的研 究表 明 ， 低 分 子 比 电解 质 的液相 线 温度 低 ， 与 铝 的相对 密 度 大 ， 电导 率 下 降