氧化铝在电解质中的溶解及其行为.ppt

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速结壳。由于结壳中存在着这种网络结构，结构的强度增大，即使温度升高超过电解质的融化温度也不致碎裂。,形成,Al,2,0,3,网络结构的条件为：,(Al,2,0,3,含有一定量的,一,Al,2,0,3,，或由,一,Al,2,0,3,转变为,一,Al,2,0,3,，但不宜超过,50,；,(2),温度大于,800,；,(3),接触的电解质应凝固下来，以利于形成颗粒问的交联。,20,结壳的性质,结壳的性质如下：,(1),结壳温度。研究者曾对点式下料口之外的结壳做过连续,60h,的测量。结果表明，壳面上,Al,2,0,3,层的温度一直在增加，结壳厚约,5,10cm,，下部的结壳温度需,20h,才达到暂时平衡，接近硬壳处的温度在,700,左右。,(2),结壳的化学组成。大部分结壳,w,（,Al,2,0,3,)40,，其余为电解质。结壳的摩尔比上下并不一样，上部结壳的摩尔比要比液体电解质的摩尔比为低，下部结壳则接近于液态电解质的摩尔比。取样举例说明：结壳组成为,CaF,2,3,37,，,MgF,2,0,18,，,AlF,3,25,36,，,Al,2,0,3,41,27,，,NaF26,825,(,摩尔比为,2,12),，其中的亚冰晶石含量为,20,4,，此例结壳的熔化温度为,942,。,(3),结壳的相组成。结壳由三种化合物组成，即,一,Al,2,0,3,、冰晶石和亚冰晶石。亚冰晶石含量比冰晶石多。,(4),结壳的密度。结壳内,Al,2,0,3,含量较高者,(40,45,),，密度较小。,(5),温度高于,740,时，结壳内出现液相。例如，取样的结壳其摩尔比为,2,4,，在,740,壳内的液相量为,16,，,800,：时为,18,，,900,时为,24,。这表明温度高，结壳内的液相多，结壳易于解体。,实践证明，生产上常用碎电解质块来生成结壳和补炉帮，因其中含的低熔点电解质多，易生成结壳体。,21,Al,2,O,3,及壳块的沉降与溶解,带有一层保温料,Al,2,O,3,的壳块被打落进入电解质后，它们的去向如下：,(1),细散的,Al,2,O,3,料。,1),溶解在电解质中；,2),沉降在金属铝液面上；,3),沉降在金属铝液下面,(,槽底,),。,(2),团块状的壳块。,1),少量地溶解在电解质中；,2),沉降在电解质凝成的伸腿上；,3),沉降在金属铝液的下面,(,槽底,),。,22,细散的,Al,2,O,3,沉降在金属铝液面上,A,可能性,细散的,Al,2,O,3,颗粒沉降下去停留在液体铝液面上是可能的。现场生产中曾观察到,(,用铁钎,),在电解质和铝液面接界处有凝结的,Al,2,O,3,薄层存在。也曾对工业槽内铝液面附近的电解质做取样分析，其,Al,2,O,3,含量可达到,15,，而电解质中,Al,2,O,3,量为,4,。理论计算也表明，由于液体铝的表面张力很大，可使直径达,7mm,的,Al,2,O,3,颗粒停留于其上。,B,存在的条件,存在的条件如下：,(1),铝液镜面相对平静，即旋转波动很小；,(2)Al,2,O,3,小批量下料、粒料，冲动不猛烈。,C作用,(1),由于铝液面上被薄层,Al,2,O,3,覆盖，减小了铝往电解质中的溶解，减少了金属铝与,CO,2,的反应，因而减小了二次反应，使电流效率得以提高,(,试验研究表明，电流效率可提高,2,以上,),；,(2),点式下料的行为及作用与此相仿，也可能是其获得高效率的原因之一。,23,壳块的沉降,A,壳块在电解质中的解体,研究表明，面粉状,Al,2,O,3,结成的壳块，在电解质中解体较快,(,数十至数百分钟,),，砂状,Al,2,O,3,形成的壳块，在电解质中解体较慢,(,约需数天,),。,B,壳块沉降在伸腿上,打落的壳块，其中的散料溶解较快，在,5,10s,内可使电解质中,Al,2,O,3,浓度增加约,1,，而块状体沉降在伸腿上，缓慢溶解，为槽子提供“自供料”。,C,壳块沉降到铝液下部,(,槽底,),沉降到铝液下部的壳块，它仅靠一层电解质液膜来溶解，因而是十分缓慢的过程。这层液膜是由于铝液与炭素槽底之间的接触角很大，熔融电解质易于浸润进入其空间，尽管此液膜厚度约为,2mm,，但其面积甚大，其溶解,Al,2,O,3,的作用也不可小看。,沉降在铝液下部的壳块，在电解温度下，壳块中的电解质成分熔化，形成稀松的结构，其中,Al,2,O,3,含量为,40,60,，一般称为“沉淀”。当槽底温度降低时，这种沉降的壳块形成的沉淀，将逐渐凝结成硬块，即生成了底部结壳，它起着阻断电流的作用，由此带来一系列引发病槽的原因。,24,炉帮与伸腿的形成,尽管试验室研究提出了一些结果，但与生产实际有较大出入。然而现场对炉帮与伸腿的深入研究还少见，因此对其缺少深入了解，以下几方面对了解炉帮与伸腿是十分重要的。,(1),炉帮是由电解质所凝固而成的，从接触液体电解质处起，沿槽壁形成一圈炉帮，内空处为炉膛。在靠近液体电解质处的炉帮含,M,：,O,，量较低，靠近炭素内衬处的炉帮含,Al,2,O,3,量较高。同铝液接触以下的炉帮称为伸腿，它向铝液中凸出。生产实践表明，槽内铝液高度,(,工业上又称铝水平,),有多高，伸腿也就相应增高。因为铝液的导热性比电解质好，散热快，故与铝液接触处的炉帮长得大而厚，形成了伸腿。,25,(2),炉帮形成的厚薄主要取决于槽壳结构和槽子工作面的大小。最终由电解生产的热平衡来确定。显而易见，当槽子的热收入减小时,(,例如极距降低,),，槽子变冷，炉帮将变厚；当槽子热收入增多时，则炉帮变薄。反之，槽子散热大，热损失大，炉帮自动变厚，当槽子周边保温好，不易散热时，炉帮自动熔化变薄。炉帮的“长”和“化”是一定条件下电解槽具备的自调节功能。如今科技发展，已能用计算机模拟出由于热平衡的变化，引起炉膛内型变化的曲线图。,26,(3),在新槽启动或大修槽启动时，在槽底周边加入固体物料,CaF,2,和,NaF(,或苏打,),，作为日后形成炉膛的骨料，当浇人液体电解质时，角部能形成炉帮主体。,启动期间，采取“高温建炉膛”的操作方法，可为日后形成规整的耐熔化的炉膛打下基,础，使后期的生产顺利并获得高产。,27,