ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиз криолит-глиноземного расплава из "Прикладная электрохимия Издание 3" В соответствии с современными данными о структуре расплавленных солей можно предположить, что криолит-глиноземные расплавы являются однородными, упорядоченными в ближнем порядке, системами из ионов N3+, АР+, и 0 . [c.464] На практике электролиз. криолит-глиноземного расплава проводят на анодах из углеродистых материалов, поэтому конечными анодными продуктами являются не кислород, а СО и СО2. [c.464] Содержание СО и СО2 в анодных газах зависит от выхода алюминия по току, свойств анодов, температуры и состава электролита, ширины анодов, межэлектродного расстояния, плотности тока на аноде и других факторов. Фактическое содержание СО2 в анодных газах при нормальной работе электролизеров с обожженными электродами составляет 65—95%, для электролизеров с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом — 40—55 % и для электролизеров с самообжигаю-щимся анодом и боковым токоподводом — 50—80%. Содержание СО определяют по разности. [c.464] При малых плотностях тока разряд анионов протекает на наиболее активных участках поверхности и разложение комплексов завершается десорбцией СО. С повышением плотности тока разряд ионов распространяется и на менее активные или уже занятые углерод-кислородными комплексами участки поверхности и завершается электрохимической десорбцией СОг-При выключении тока на электродах электролизера возникает обратная э. д. с. [c.465] Перенапряжение на угольном аноде, обусловленное замедлением процессов изменения и упорядочения форм хемосорбированного кислорода с углеродом, разложения комплексов 0 0 и десорбции продуктов разложения (СО и СО2), при плотности тока 10 кА/м достигает 0,4—0,8 В. Катодное перенапряжение незначительно. [c.465] Федотьев обратил внимание на то, что перемешивание электролита способствует восстановлению нормального хода электролиза и гашению анодного эффекта. Это объясняется тем, что при перемешивании протекает реакция взаимодействия ионов с образованием глинозема. [c.465] При всем многообразии ионов в криолит-глиноземном расплаве установлено, что перенос тока осуществляется в основном ионами натрия и фторсодержащими ионами. Таким образом, в переносе тока участвуют одни ионы, а на электродах разряжаются другие, что так же, как и протекание приведенных выше реакций, естественно, способствует изменению состава электролита у электродов. [c.465] Одновалентный алюминий вновь легко окисляется на аноде, что снижает долю тока, расходуемого на обычные анодные процессы. [c.466] Одновалентный алюминий может взаимодействовать с газами, выделяющимися на аноде. При этом происходит растворение металла в криолитовом расплаве, перенос восстановленных продуктов к поверхности и взаимодействие с диоксидом углерода, из этих стадий первая является самой медленной. Отсюда можно сделать вывод, что для повышения выхода по току необходимо подобрать электролит, менее агрессивный к расплавленному алюминию. [c.466] Другими побочными реакциями могут быть разряд ионов На+ на катоде и дальнейшее его взаимодействие с электролитом с образованием субфторидов натрия (Na2F). [c.466] Необходимая температура электролита — от 940 до 960°С. При этой температуре электролит как бы перегрет на 10— 30 °С по отнощению к температуре начала кристаллизации. Температура электролита поддерживается на указанном уровне за счет тепла, выделяемого при прохождении электрического тока через электролит. Количество тепла тем значительнее, чем больше расстояние между электродами при том же их сечении и меньше удельная проводимость электролита. Исходя из этого, температуру расплава можно регулировать в определенных пределах путем изменения электродного расстояния, поднимая или опуская анод. [c.466] Необходимость поддержания температуры около 950 °С обусловлена тем, что при ее повышении возрастают потери электролита и металла, т. е. уменьшается выход по току, а при понижении— может увеличиваться вязкость электролита и связанные с этим механические потери металла. [c.467] Межэлектродное расстояние в процессе электролиза криолит-глиноземного расплава— весьма важный параметр. Оно определяет не только температуру расплава, но и напряжение на ванне при постоянных силе тока и составе электролита. Для поддержания напряжения 4,2—4,5 В межэлектродное расстояние должно быть в пределах 4—5 см. [c.467] Состав анодных газов во время анодного эффекта резко меняется, появляется Ср4, уменьшается содержание СОг и увеличивается СО. [c.467] Глинозем и криолит являются основными составляющими электролита при производстве алюминия электролизом. Многочис- ленные попытки заменить криолит другими расплавленными средами не привели к положительным результатам. Преимущества криолита заключаются в хорошей растворимости в нем глинозема и отсутствии элементов с более положительным потенциалом, чем алюминий, которые, разряжаясь на катоде, могли бы загрязнять металл. Криолит-глиноземные расплавы характеризуются достаточной электропроводимостью, сравнительно небольшим давлением насыщенного пара. Плотность электролита меньше плотности расплавленного алюминия, что позволяет применять в качестве катода алюминий, располагаемый под слоем электролита. [c.468] В щелочных электролитах, т. е. при К. О. 3,0, совместно с алюминием на катоде возможно выделение натрия. Применение электролитов с К. О. 2,6 нецелесообразно из-за увеличения потерь фторидов с газовой фазой и снижения электропроводимости электролита. [c.469] АШз ВЯЗКОСТЬ расплава возрастает на 23% по сравнению с вязкостью расплавленного чистого криолита при 1000 °С. Вязкость возрастает и при добавлении к криолиту СаРг и Mgp2. [c.470] Вернуться к основной статье