Влияние факторов и примесей

Регулирование криолитового отношения не является единст-венным способом улучшить свойства электролита. Для этих целей в промышленности применяют модифицирующие добавки, наиболее распространенными из которых можно назвать соли CaF2, MgF2 и, значительно реже, LiF.

Фторид кальция CaF2 всегда присутствует в электролите, по-скольку естественным источником этой соли служит оксид кальция СаО, содержащийся в виде примеси в глиноземах. Оксид кальция, попадая в электролит и вступая во взаимодействие с фтористым алюминием по реакции

3СаО + 2AIF3>3CaF2 + AlzOз, переходит во фторид кальция.

За счет естественного поступления концентрация CaF2 в электролите поддерживается на уровне 2-4%, а за счет искусствен-ного введения может быть повышена до 5,0-8,0%. Соль CaF2 умень-шает температуру кристаллизации электролита и соответственно температуру электролиза, увеличивает межфазовое натяжение на границе электролит - жидкий алюминий, но несколько уменьшает растворимость алюминия в электролите.

Первые два фактора благоприятно воздействуют на резуль-таты электролиза. В то же время отмечается и негативное влияние CaF2 на свойства электролита: снижается не только растворимость глинозема в электролите, но и скорость его растворения, возрастает плотность, снижается электропроводность. Поэтому верхний предел по содержанию CaF2 целесообразно установить на уровне 5,0-8,0%. Следует также учесть, что более высокое содержание фтористого кальция грозит образованием осадков и настылей на подине элек-тролизера.

Другая модифицирующая добавка - фторид магния MgF2 попадает в электролит преимущественно из глинозёма в виде оксида магния. Однако количество его в виде сопутствующей примеси в сырье, как правило, невелико. Переход MgO во фторид происходит по аналогии с оксидом кальция.

Действие MgF2 во многом аналогично соли CaF2, но прояв-ляется оно сильнее. Так, например, добавка 1 % (по массе) CaF2 сни-жает температуру плавления электролита на 30С, а 1 % MgF2 при-мерно на 50С. Поэтому введение этого модификатора возможно только при чистых подинах и устойчивых уровнях электролита. В противном случае неизбежно затвердевание осадков в подовые на-стыли и нарушение процесса электролиза, падение уровней электро-лита.

Содержание фтористого магния в промышленных электро-литах, как правило, фоновое, т.е. только за счёт естественного по-ступления с сырьём, и не превышает 0,5-1,5%. Введение этой соли достаточно рискованно из-за возможности образования подовых на-стылей, резких изменений уровня электролита. В последние годы эта соль в качестве добавки используется довольно редко. Рекомендованное суммарное содержание CaF2 + MgF2 не должно превышать 8-9%.

Фторид лития LiF является наиболее сильной модифици-рующей добавкой к электролиту в части снижения температуры на-чала кристаллизации и повышения электропроводности. В электро-лит вводится до 3-4% солей лития (в пересчете на LiF). Каждый процент LiF снижает температуру кристаллизации на ~ 100C и уве-личивает электропроводность на 3%. Добавка литиевого модифика-тора вносится, как правило, в виде карбоната лития Li2СОз, который взаимодействует с фтористыми соединениями электролита с образо-ванием фторида лития и глинозема.

Чаще всего введение в электролит солей лития рассматри-вают как способ повышения производственной мощности серии электролиза с минимальными затратами.

Основным препятствием широкого использования литиевой соли можно считать ее высокую стоимость и относительно низкие объемы производства. Кроме того, небольшие количества металли-ческого лития, образующиеся в процессе электролиза и попадающие в катодный металл, негативно сказываются на некоторых свойствах алюминия, в частности, на последних стадиях проката листа и фоль-ги.

Весьма существенно воздействует на свойства электролита и растворенный в нем глинозем. Электролит с 3 и 5% растворенного глинозема имеет температуру начала кристаллизации соответственно на 16 и 280С ниже, чем у чистого криолита. Существенно снижа-ется плотность электролита. Растворенный глинозем изменяет удельное электрическое сопротивление электролита, повышает его вязкость. Так, при введении в криолит 10% глинозема вязкость рас-плава возрастает на ~ 23%. Что касается электрического сопротив-ления электролита, то при повышении концентрации А12Оз от нуля до 3,5% оно снижается. Дальнейшее повышение концентрации А12Оз вызывает рост удельного сопротивления.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >