Производство алюминия

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ СПО БРАТСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ

РЕФЕРАТ

На тему: “Производство алюминия”

Выполнила:

студентка гр. МЦ – 03

Черкасова К.С.

Проверил:

Щиколдин Николай Викторович

Братск – 2008.

Содержание

1. Состав и свойства электролита  

2. Строение криолито – глиноземных расплавов

3. Плотность алюминия электролита

4. Электропроводность КГР

5. Поверхностное натяжение  

6. Давление насыщенного пара

7. Напряжение разложения

8. Механизм электролиза КГР

9. Анодный эффект положительные и отрицательные действия

10. Расчет производительности электролизера, выходы по току, выходы по энергии удельного расхода электроэнергии. Влияние различных факторов на выход по току

11. Технологические параметры катодного узла

1.         Состав и свойства электролита

В электрохимическом ряду Al занимает место среди наиболее отрицательных Me поэтому его нельзя выделить из водных расплавов.

До настоящего времени единственной солью до получения Al является криолит Na₃ Al F₆.

1. Криолит (Na₃ Al F₆) – 75 - 90 %.

2. Глинозем (Al₂ O₃) – 1 - 10 %.

3. Al F₃ – 5 – 12 %.

4. Ca F₂ – 4 – 6 % неболее ∑ 8-10%

5. Mg F₂ – 6 %

К электролиту алюминиевых электролизеров предъявляют требования:

1. В расплавленном состоянии должен хорошо растворяться Al₂ O₃.

2. Температура плавления при растворении Al₂O₃ не должна быть намного выше, чем температура плавления Al.

3. Плотность должна быть ниже, чем у Al.

4. Должен быть жидкотекучим, что способствуют легкому удалению анодных газов, быстрому выравниванию состава электролита по всему объему ванны, уменьшению потерь Al в результате запутывания корольков Me в расплаве.

5. Должен быть электропроводным.

6. Упругость насыщенного пара компонентов электролита должна быть по возможности более низкой.

7. Не должна быть широскопичным.

8. Все материалы, поступающие на электролиз, должны иметь минимальное содержание примесей, более электроположительных, чем Al (Fe; Si; Cu и другие) поскольку эти примеси почти полностью переходят в Me и загрязняют его.

9. Не должен химически взаимодействовать с футеровкой электролиза.

Криолит Na3 Al F6 – комплексная соль, состоящая из второв натрия и Al (3 NaF AlF₃). Температура плавления примерно 1010 ⁰ C.

AlF₃ имеет кристаллическую решетку, в узлах которой находятся  октаэдрические полы Al F₆^-3 , соединенные общими полами F. В решетке реализуется значительная доля ковалентных связей, что является причиной малой ее прочности. – Al F₃ – возгоняется без плавления, имеет высокое давление насыщенного пара.

Al F₃ – самый летучий компонент, широскопичный, подвержен гидролизу влагой, содержащейся в атмосферном воздухе.

Другие компоненты – NaF, CaF₂, MgF₂, NaCl и LiF – являются чистополлыми соединениями, они плавятся без разложения и устойчивы к действию влаги.

Для производства Al применяют высшие сорта Al₂O₃, содержание оксидов Fe и Si которых составляет 0,03 и 0,08 % и 0,02 – 0,2 %.

Технический глинозем содержит две полиморфные модификации – £ и j

£ - характеризуется высокой плотностью кристаллической решетки, большой химической стойкостью и твердостью 25 – 30 % £ Al₂O₃.

j – имеет менее плотную решетку, очень гигроскопична и химически активна – 65 – 70 % j Al₂O₃.

В результате нагрева, начиная с 950⁰С происходит полиморфное превращение j в £.

При большом содержании £ - Al₂O₃ затруднено растворение Al₂O₃ в криолите, а при меньшем его содержании возрастает гигроскопичность Al₂O₃.

Электролит содержит в небольших количествах некоторые другие вещества, образующиеся за счет примесей, вносимых с сырьем или вводимых специально для улучшения физико-химических свойств расплава (CaF₂MgF₂; NaCe; LiF).

Криолитовое отношение (КО) – это молекулярное отношение NaF/AlF₃.

Для чистого криолита КО = 3. Электролиты содержащие избыток NaF и КО > 3, называются щелочным, имеющие избыток AlF3 и КО < 3, называются кислыми. Нормальный электролит – кислый, но в некоторые периоды эксплуатации электролизеров он м/б щелочным.

Промышленные электролиты содержат небольшой избыток AlF₃.

На заводах КО обычно поддерживают 2,6 – 2,8.

Избыток F ведет к снижению t^o промышленности электролита.

Два раза в неделю берут пробы на КО, в лаборатории делают анализ, и по данным анализа корректируют состав электролита фтористым алюминием (AlF₃).