Навигация
4. Электропроводность КГР
Электропроводность – важное свойство электролита. Это свойство зависит от структуры расплава, поскольку перенос тока обусловлен движением ионов, их природой и взаимодействием между ними. Для электролиза важно иметь наиболее электропроводные электролиты, так как повышение электропроводимости позволяет увеличить плотность тока без нарушения теплового равновесия электролизера, то есть, интенсифицировать процесс электролиза.
Наиболее высокой электропроводностью обладает чистый Na F. Удельная электропроводность электролита падает с возрастанием содержания Al F3, подчиняясь линейной зависимости.
Удельная электропроводимость Na F при t = 10000C = 4,46 ом см -1, криолит = 2,67 ом 40% Al F3 = 2,01 ом
Удельная электропроводимость криолито-глиноземного расплава является линейной функцией содержания Al2 O3.
При содержании Al2 O3 в криолите от 2 до 15% удельная электропроводность расплава уменьшается от 2,6 до 1,9 ом см. При расчетах пользуются обратной величиной удельным сопротивлением. Для расплава с 2% Al2 O3 при t0 = 10000C удельное сопротивление: P = 1/2,6 = 0,385 ом см.
Электропроводность Al зависит от содержания в нем примесей. Чем выше сортность Al, тем больше электропроводность. С повышением температуры расплавов электропроводность увеличивается. Промышленный электролит кроме основного состава всегда имеет взвесь – частиц угольной пены. Это частицы, попавшие в электролит в результате неполного окисления анода.
Несмотря на то, что уголь имеет электропроводимость на три порядка выше, чем электролит, наличие угольных частиц приводит к уменьшению электропроводимости электролита.
Кроме угольных частиц м/б взвеси Al2O3 – они не проводят ток и снижают электропроводимость расплава.
Считается, что в среднем промышленные электролиты имеют электропроводимость на 5% меньше, чем расплавы из чистых компонентов.
5. Поверхностное натяжение
Свойство слоев жидкости на границе с газом, другой жидкостью или с твердым телом, отличаются от свойств ее в глубине. Это обуславливается различными силами взаимодействия между частицами внутри жидкости и между частицами, составляющие другие фазы.
Поверхностное натяжение – это избыток свободной энергии в поверхностном слое жидкости на границе раздела двух фаз, отнесенной к единице площади поверхности (длина / см2). При электролизе криолита – глиноземных расплавов представляет интерес поверхностное натяжение на границах; расплав – газ; Me – газ; расплав – Me, а так же смачиваемость твердых углеродистых материалов криолита – глиноземных расплавов и Me.
Наибольшим поверхностным натяжением на границе с газовой фазой обладает Na F – 199,8 дни / см2 при t = 10000С.
С повышением Al F3 поверхностное натяжение понижается, и для криолита оно составляет 145,5 дни / см2, а для смеси с 50% Al F3 – 86,3 дни / см2. Поверхностное натяжение не зависит от содержания Al2O3 в расплаве. Поверхностное натяжение металлического Al при t = 10000C более, чем в три раза выше, чем криолита.
Поверхностное натяжение особенно важно для практики электролиза, для уяснения таких явлений как смачивание электролитом угольной футеровки, образование и поведение пузырька газа на поверхности угольного анода, всплывание частиц угольной “пены”.
Поверхностное натяжение можно определить посредствам ряда методов из которых наиболее приемлемым является метод максимального давления газа в пузырьке. Зависимость поверхностного натяжения от t0C обычно выражается прямой линией. Чем выше t0C, тем ниже поверхностное натяжение.
При t0 электролиза натяжения для алюминия составляет 459 м Н/м.
6. Давление насыщенного пара
Зависимость давления насыщенного пара веществ от состава расплава дает важную информацию о термодинамических свойствах этих веществ. Величины давления пара имеют практическое значение – позволяют подобрать электролиты, обладающие меньшей летучестью, что важно для уменьшения потерь ценных составляющих электролита и загрязнения окружающей среды вредными парами фтористых соединений и продуктами их гидролиза.
Давление пара криолито-глинозенмых расплавов измеряют методами точек кипения и уноса. Первый метод позволяет определить суммарное давление пара. Второй метод позволяет определить парциальные давления компонентов расплава. Наибольшей упругостью паров, из компонентов электролита алюминиевой ванны, обладает фтористый Al. Он же, имеет самую низкую температуру кипения.
Разная упругость паров компонентов электролита обуславливает различную их летучесть при электролизе. Обладающий наибольшей упругостью паров фтористый Al является наиболее летучим компонентом электролита. Преимущественное улетучивание Al F3 при электролизе приводит к потерям его и к изменению состава электролита. С повышением температуры летучесть электролита и, следовательно, его потери увеличиваются.
Добавки Ca F2 и Mg F2 снижают летучесть электролита. При электролизе криолито-глинозенмых расплавов, содержащих Na Ce, в газообразных продуктах электролиза появляется хлористый H, который образуется в результате реакции:
Al F3 + 3Na Ce = Al Ce3 + 3Na F
2Al Ce3 + 3H2O = Al2O3 + 6H Ce
Образующийся Al Ce3 частично возгоняется и под действием влаги воздуха разлагается во второй реакции.
При увеличении содержания Al2 О3 в системе триолит-глинозем давление насыщенных паров всех компонентов системы понижается. При t0 = 10000C и содержании 15% Al2 O3 в криолите сумма паров всех компонентов составляет 3,62 мм. рт. ст. что в два раза ниже давления пара криолита.
Давление насыщенного пара Al при t = 9500C - 9700C незначительно.
Al под слоем электролита практически не испаряется.
Похожие работы
... 11,9 11,5 16,6 медь 9,8 15,5 16,4 Выпуск алюминия высокой чистоты, % марок: А995 47,8** 3,5 2,1 А99 30,4 67,1 54,2 А97 8,3 21,5 43,7 А95 10,4 7,9 — ниже А95 3,1 — — * Показатели производства алюминия высокой чистоты. ** Сортность по электролизерам без расшихтовки. Основным фактором, снижающим выход по току, помимо прямых потерь тока ...
... 17-25 кг/т алюминия, что на ~ 10-15 кг/т выше по сравнению с результатами для песчаного глинозёма. В глинозёме, используемом для производства алюминия, должно содержаться минимальное количество соединений железа, кремния, тяжелых металлов с меньшим потенциалом выделения на катоде, чем алюминий, т.к. они легко восстанавливаются и переходят в катодный алюминий. Нежелательно также присутствие в ...
... В случае применения самообжигающегося анода, часть анодной массы выбывает из процесса в виде летучих составляющих ее коксование. При материальном расчете определяют производительность электролизера и расход сырья на производство алюминия. производительность электролизера (Р), при силе тока J = 155А и принятом выходе по току = 86% составляет: где 0,3354 - электрохимический эквивалент для ; - ...
... другое соотношение входящих в состав примесей железа и кремния. Буква Е в марке АЕ означает, что алюминий данной марки предназначается для производства электропроводов. Дополнительным требованием к свойствам алюминия является низкое электросопротивление, которое для проволоки, изготовленной из него, должно быть не более 0.0280 ом мм м при 20 C. Алюминий применяют для производства из него изделий ...
0 комментариев