电解铝知识讲座(一章基础知识)PPT演示幻灯片

电解铝知识讲座，第一章铝电解基本理论讲座：胡燕军，制作：候选人，山东鞋花花园铝有限公司，1，2020/6/9，铝的性质和用途1。铝是地球上的含量及其丰富的金属元素，其储量在金属中排第二。地壳的含量比氧气和硅低，排在第三位。2.铝是白色金属，具有一系列良好的性能，纯铝熔点为660，沸点为2500，2，2020/6/9，铝的特性和用途，3，2020/6/9，铝的外部特性2、铝具有优良的防腐性能；3、铝是好的导电材料，铝的纯度越高，导电性越好，使用6265%的铜导电材料是经济、轻便的。4、铝具有良好的导热性和反射性，是制造反射镜和隔热材料的好材料。5、铝具有良好的延展性和可塑性；6、高铝再利用；7、铝容易与其他金属合金化。4，2020/6/9，铝的主要物理特性，5，2020/6/9，铝的用途：铝及其合金具有上述多种性能，产量不断增加，因此在现代国民经济和国防工业中广泛应用，成为钢铁，仅次于铁的大金属。其用途主要包括轻纺材料、建筑工业材料、电气工业材料、防腐材料、食品包装材料等。6，2020/6/9，包装食品医疗饮料，1铝特性和用途，1，铝电解生产概论，7，2020/6/9，建筑：高层建筑，室内装饰和新桥梁等交通，1，铝电解生产概论，12，2020/6/9，1铝的特性和用途，交通，1，铝电解生产概论，13，2020/6/9，1铝的特性和用途，交通，2 其原理是，将冰晶石-氧化铝熔体用电解质、碳用阳极、强直流电从阳极中取出，经过电解质和铝液层，从阴极输出到电源中。溶解的氧化铝以直流(960)液态铝(阴极)气态物质(阳极)，16，2020/6/9，直流为通用目的？一方面利用其热量使冰晶石熔化，使其处于熔化状态，保持一定的电解温度；另外，电化学反应，即电解质的铝离子，从阴极获得电子，得到铝液体，氧离子将产生一氧化碳和二氧化碳的混合气体放电到阳极，然后用集气体回收。阴极得到的液态铝随着电解过程的进行，铝量持续增加，定期从电解槽吸入真空升降袋，被输送到铸件部，经过净化成分处理，铸造成商业铝锭。17，2020/6/9，电解槽铝液生产和吸收原理示意图，18，2020/6/9，铝电解质及其性能，19，2020/6/9，现代铝工业铝电解质铝电解生产中连接正极和负极不可缺少的熔盐称为电解质。20，2020/6/9，现代铝工业用铝电解质的成分电解质，主要以冰晶石为溶剂，将氧化铝制成溶质，冰晶石占85%，氟化钠，氟化铁，氟化硅等。21，2020/6/9，电解质的摩尔比(分子比)冰晶石中的氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，俗称冰晶石的摩尔比，一般为分子比。摩尔比由3质量比为1.5的冰晶石形成的电解质称为中性电解质。摩尔比3质量大1.5以上的冰晶石形成的电解质称为碱性电解质，摩尔比3质量小1.5的冰晶石形成的电解质称为酸性电解质，现在铝工业都是用酸性电解质生产的。22，2020/6/9，铝电解质的特性：1。超晶温度；2.密度；密度。粘度；粘度。电导率；5.曲面特性；挥发性；挥发性。23，2020/6/9，铝电解质的熔点(超晶温度)是什么？铝电解生产中使用的纯盐类中固定着熔点。也就是熔体开始固体析出的温度，也称为超晶温度。电解温度一般高于初始结晶点的原因是什么？电解温度=第一结晶温度(熔点)(15 - 20) c，即电解温度通常比第一结晶温度高15-20c。24，2020/6/9，电解温度主要取决于什么？电解过程中，电解温度不仅与极压下降大小有关，而且主要取决于电解质的熔点。如果想维持低温电解生产，不想降低电解质的熔点，而单纯降低电解工艺温度，电解质就会过度冷却，产生瓶口，妨碍生产。25，2020/6/9，电解质的密度在电解槽的正常生产过程中，上层是电解质，下层是铝液。因为他们之间的密度差异。在电解温度(950)下，铝的比重(2.302克/立方厘米)大于含有5%氧化铝的冰晶石(即电解质)的比重(2.102克/立方厘米)。26，2020/6/9，电解质的粘度是什么？粘度是液体中粒子间相对运动的阻力，也称为内摩擦，电解质粘度主要取决于电解质的成分和温度。电解质粘度随温度的增加而降低。氧化铝会增加电解质的粘度，但电解质的氧化铝含量在10%以内，粘度变化少，超过10%，电解质的粘度就会开始大幅度增加。电解质的分子比例也可以降低电解质的粘度，添加氟化钙会增加粘度，氟化钠和氟化锂会降低电解质粘度。27，2020/6/9，电解生产中电解质的电导率(电导率)与哪些因素有关？电解生产中电解质的电导率受多方面的影响。与电解温度有关。温度越高，离子运动越快，电导率越高。但是，电解温度高，电流效率低，能源消耗和原材料增加，传导率增加的好处不能补偿电流效率降低或其他损失。与电解质分子比相关。电导率随分子比的增加而增加。与Al2O3浓度相关。电解质的电导率随Al2O3浓度的增加而降低。28，2020/6/9，电解质的碳粒相关。电解温度高，电解质中的碳颗粒含量增加，碳含量增加，电解质的电导率降低，电解质对Al2O3晶体的润湿性降低，可能导致氧化铝沉淀。与电解质的添加剂有关。添加剂对冰晶石电导率的影响可分为两类。电解质中添加氟化锂和氟化钠可以改善电解质的导电性，尤其是氟化锂的效果明显。电解质中添加氟化钙和氟化镁会降低电解质的导电性，但如果将碳渣分离好，降低电解质中的碳粒含量，电解质的导电性就会好，导电性也会间接提高。29，2020/6/9，曲面特性，(1)曲面张力；(2)润湿性。30，2020/6/9，(1)表面张力：表面张力：熔体(液体)中表面粒子(分子、原子或离子)接收的力与熔体内部粒子不同，熔体内部粒子是受周围粒子作用的力(斥力或重力)，生产时电解质和阳极气体之间的表面张力大，有助于阳极气体的逸出，电解质和铝液体之间的界面张力必须高，因此，可以降低电解质的铝溶解速度，提高铝和电解质的分离速度。31，2020/6/9，(2)润湿性，润湿性。表示液体相对固体性的润湿能力。液体对固体表面的润湿程度取决于表面张力的大小。随着电解质熔体与Al2O3浓度样品的增加，碳材料的润湿性得到了改善，如果有铝，对碳材料的电解质的润湿性也得到了改善，生产时电解质对阳极的润湿性得到了相应改善，对阴极的润湿性下降，电解质对阳极的润湿性良好，可以迅速脱离阳极表面，减少膜电阻，但是如果太好，在电解质中分离碳渣会有困难，电解质也会有困难。32，2020/6/9，液体对固体的润湿角，90表示液体对固体的润湿性差，角度越大，润湿性越差。90表示液体对固体的润湿性好，角度越小，润湿性越好。润湿性，33，2020/6/9，电解质润湿性的影响因素：1。电流密度和铝的影响。氧化铝浓度的影响。冰晶石物质数量的影响。4.碳材料的影响。碳阳极中添加锂盐的效果。硼化钛对碳负极的影响。润湿性，34，2020/6/9，挥发性，物质的挥发性，通常是指液体在沸点以下的状态下，分子排出气体(蒸发)的程度。生产中电解质的挥发性要小一些，一个可以减少冰晶石的挥发性损失，另一个可以减少有害物的排放，减少对人体的危害，减少环境污染。35，2020/6/9，添加剂对电解质的影响：可以满足电解生产添加剂的条件；1.在电解过程中，不参与电化学反应，以免电解其他元素影响铝的纯度。电解质的性质可以改善。3.氟化铝对溶解度的影响不应很大，吸收性和挥发性应很小。4.来源广泛，价格要便宜。36，2020/6/9，部分满足上述要求的添加剂为氟化铝、氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化钠。常用添加剂的优点；具有降低电解质初始晶体温度的优点。缺点是降低氧化铝在电解质中的溶解度，降低溶解速度。37，2020/6/9，铝电解中双极副作用是？在冰晶石、氧化铝熔盐铝电解过程中电解释铝的过程中，阳极同时也发生了一些重要的过程和现象，这些过程和现象对生产无害，因此被称为阳极反应，阴极反应中金属钠的析出、阴极铝的再溶损耗、碳化铝的生成；阳极反应中的阳极效应，阳极气体成分的变化，38，2020/6/9，1。阴极副反应；1 .铝的溶解反应，金属铝壳部分溶于冰晶石熔体。2.折叠金属钠的情况下，阴极上的主要反应是折叠铝，而不是钠。因为钠低于铝贝克电位。3.铝碳化的生产可以在高温下使铝与碳反应，产生铝碳化。39，2020/6/9，阳极效应；阳极效应是熔盐电解时两极发生的特殊现象。铝电解中，当前电流密度达到一定值时，临界电流密度、槽电压积累、几伏到几十伏、阳极附近发出电弧光和噼啪声的现象称为阳极效应。40，2020/6/9，阳极效应的机理是？1.润湿性理论。氟离子放电理论。静电引力理论。4.综合理论。41，2020/6/9是因为电解质对阳极的润湿性变化而产生阳极效应的理论。电解质的氧化铝浓度高，电解质对阳极的润湿性有好处，阳极过程中产生的气泡容易从阳极中挤出。氧化铝浓度降低后，电解质的湿气变坏，阳极气泡不容易排出，小气泡合并，最终在阳极底部形成薄膜层，产生阳极效应。如果发生阳极化效果，在电解质中添加氧化铝，电解质的润湿性会再次改善，阳极膜被破坏，效果关闭，恢复正常电解过程。阳极效应机制-润湿性理论，42，2020/6/9，43，2020/6/9，阳极效应发生的机制-氟离子放电理论，这一理论认为阳极效应是由阳极过程的变化，即氟离子放电实现的。该理论的依据是，在阳极效应发生之前和发生期间，阳极气体中除二氧化碳和一氧化碳外，还包括四氯化碳气体。接近阳极效应时，阳极气体中含有少量的四氯化碳(0.4 2%)，而发生该效应时，四氯化碳气体含量增加到15%至35%。44，2020/6/9，理论上，电解质的铝-氧-氟离子中氧离子的比例较高时，阳极必须排出氧离子，但氧化铝浓度极低时(2%以下)，氟离子的比例增加，氟离子和氧离子一起在阳极放电时，阳极过程进一步延迟，45，2020/6/9，阳极效应的机制-阳极效应是由正气之间的静电重力引起的静电引力理论。含有氧化合物的电解质，气泡带正电荷，因此气泡可以从阳极中排出，电解质的氧化物不足，气泡带负电荷，因此被吸引到阳极中产生效果。46，2020/6/9，阳极效应发生的机理-综合理论是阳极效应的发生是对阳极电解质润湿性的变化，或者是氟离子放电引起的阳极气体组成，或者是碳阳极表面特性的变化，从而综合了对阳极电解质的润湿性突然恶化的阳极效应的一到两种理论。47，2020/6/9，概括地说，产生阳极效应的共同特征是电解质的氧化铝浓度降低，工业用铝电解槽在正常状态下和适当温度下电解时，阳极效应降低的氧化铝浓度(0.5 1.0%)发生；电解质温度过低，其效果发生在2%左右的浓度，电解质过热不会产生阳极效应。48，2020/6/9，阳极效应的机理综合理论至今还没有查明阳极效应的机制，但这一现象已经众所周知。铝电解产生阳极效应显然与阳极表面产生某种化合物和气体积累有关。工业铝电解槽中氧化铝的含量低于1%，氟离子和氧离子一起在碳阳极放电，形成ofs化合物(COF)，然后与其他吸附化合物一起堆积在阳极表面。此时电解质对碳阳极的润湿性变差，电解质对阳极的排斥更大，因此阳极的有效电流密度逐渐提高，达到临界电流密度时，就会产生阳极效应。阳极周围产生明亮的小火花，气泡在阳极上不沉淀，电解质不沸腾，这就是其外延。熔盐和阳极之间的电子传递受到干扰，槽电压增加(30 50伏)和电流减少。49，2020/6/9，阳极效应发生的机制-综合理论，迄今为止，阳极效应的机制还没有完全阐明，但这一现象已经众所周知。铝电解产生阳极效应显然与阳极表面产生某种化合物和气体积累有关。工业铝