铝电解的基础知识资料.docx
- 文档编号:18141275
- 上传时间:2023-08-13
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:34.92KB
铝电解的基础知识资料.docx
《铝电解的基础知识资料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铝电解的基础知识资料.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
铝电解的基础知识资料
精品文档
章节
1铝电解的基础知识
课时
12课时
教学方法
、要求学生掌握铝的性质和用途。
教学目标:
1、掌握电解铝的两极主反应和副反应。
2、掌握电解质的性质3、掌握铝电解的工艺流程4
铝电解的工艺流程重点:
难点:
电解铝的两极主反应和副反应,化学反应和化学方程式的书写
教学内容:
1.1铝的性质与用途,仅次于铝是自然界中分布极广的元素之一,地壳中铝的含量为7.35%氧和硅而居第三位。
由于铝是化学性质极为活泼的元素,所以在自然界中未发现单质的金属铝,而是以铝的各种化合物存在。
铝土矿是现在的主要炼铝原料,此外还有明矾石等,世界铝土矿总储量亿吨以上,我国山西、河南、山东和广西等地蕴含着丰富的铝土矿。
从320、SiO铝土矿或其他含铝原料中生产氧化铝,实质上是将矿石中的AlO与232等杂质分离的过程。
O、TiOFe2233是一种2.7g/cm,铝是一种具有银白色光泽的金属,常温下其比重只有。
轻有色金属,它的主要特性如表1-1
原子序数
13
3密度(g/cm)
2.699(固)、2.3(液)
原子价
+3
溶点(℃)
659
沸点(℃)
2467
熔化盐()J/g
386.6
精品文档.
精品文档
轻的优点转动的零部件等。
量导电性而议,铝比其他任何金属的导电性都好。
按照传导等量电流计算,铝的导电截面是铜的业和无线电工业。
活塞,热交换器,饭锅,电烫斗等传热设备的理想材料。
同时利用铝具有良好的反光和热的性能,制造反光镜,隔热板,又可用来制作保温材料。
等。
透明的氧化铝薄膜,在建筑业和装饰业上获得广泛应用。
不会带来危害。
品等许多行业不可缺少的重要原材料,它和钢铁一样,已成为现代经济起飞的基础。
铝的优异性能和丰富藏量,将使铝工业成为最有前途的重要产业之一。
·℃)·导热系数(J/cmS
℃)(固,200(固,20℃)、2.182.08
-1-1-4)Ω·cm导电系数(10
20℃)3736~(
电化学当量
h)·(g/A
0.3356
·(Ah/g)
2.980
而且仍保持着质某些铝合金的机械强度很高,铝可与许多金属形成合金,以及快速火车、汽车的车箱,,因此铝被广泛用于制造飞机的外壳、铝是一种优良的导电材料,仅次于金、银、铜、水银。
然而,与单位重倍,而重量只有铜的一半。
因此铝广泛用于电气工1.6它是制造倍,铝的导热性是不锈钢的10铝具有良好的导热性,反光性。
铝极富延展性,很容易进行机械加工,轧制,切削,拉丝,压延,锻造铝具有良好的防腐性能。
铝在空气中表面生成一层致密、光亮、坚硬、铝是经久耐用的建筑材料,所以,起到天然保护层作用。
铝没有毒性,用它来包装食品及化学用品不会影响味道和质量,对人体铝不带磁性,也不会产生附加磁性,故广泛用来制造精密仪器。
总之,铝是当今电力、冶金、轻工、化工、航空航天、机械、建筑、食1.2炼铝方法的发展历程分别为化学法炼铝阶段与电解法炼铝阶段。
炼铝的历史可分为两个阶段,
精品文档.
精品文档
尽管在自然界中含有极为丰富的铝,但铝第一次制取出来却是不到二百)在实验室中用钾汞齐Oersted1825年前的事。
年丹麦的厄尔施泰(H·C·年法国人戴维尔1845还原无水氯化铝(AlCl),在世界上第一次得到铝。
3混合盐也得到金属铝,并在法国进S·Deville)用钠还原NaCl·AlCl(H·3年电解法投产以前,世界上仅用化学法生产金属铝,行小规模生产。
到1877年,美这一阶段,铝产量极低,使铝成为世界上极为昂贵的金属之一。
1886国的霍尔和法国的埃鲁特发明了冰晶石—氧化铝熔盐电解法炼铝,很快电解到目前为止的百年间,而且产量迅速提高,成本迅速下降,铝取代了化学法,铝工业发展成为仅次于钢铁工业的第二大金属冶炼工业。
现代铝电解的基本原理1.3电解法炼铝就是冰晶石一氧化铝融盐电解法,它是以冰晶石作为溶剂,氧化铝为熔质,强大的直流电通入电解槽内,在阴极和阳极上炭素作CO气体(CO2起电化学反应。
电解产物,阴极上是铝液,阳极上是和阳极),这种方法就是电解法炼铝。
1.3.1阴极过程(液)3A13+(络合的)+
阴极副反应1.3.1.2同时在两极上还发生着一些,在铝电解过程中除前面讲的两极主反应外,生产中应尽量加以遏制。
这些副反应对生产有害无益,复杂的副反应.阴极副反应⑴:
铝在电解质中的溶解反应和损失①
必在铝电解过程中,处于高温状态下的阴极铝液和电解质的接触面上,然有析出的铝溶解在电解质中,一般认为,阴极铝液在电解质里的溶解有以下几种情况:
溶解在熔融冰晶石中的铝,生成低价铝离子和双原子的钠离子。
a.
+3+=2Al+Al3Al
+3++AlAl+6Na=+3Na2b.在碱性电解质中,铝与氟化钠发生置换反应。
精品文档.
精品文档
++3Na+3NaF=AlFAl23c.
铝以电化学反应形式直接溶解进入电解质熔体中。
d.
+e=AlAl(液)-
:
金属钠的析出②
但随着温因为钠的析出电位比铝低。
在阴极的主反应是析出铝而不是钠,度升高,电解质分子比增大,氧化铝浓度减小,以及阴极电流密度提高,钠而有可能使钠离子与铝离子在阴极上一起放电,与铝的析出电位差越来越小,析出金属钠。
+Na=+eNa
在碱性电解质中,溶解的铝也可能发生下列反应而置换出钠。
+3Na
NaAlFAl+6NaF=63一部分剩下的一部分被阴极碳素内衬吸收,析出的钠少部分溶解在铝中,产生黄色火焰。
以蒸汽状态挥发出来,在电解质表面被空气或阳极气体氧化:
)的生成碳化铝(AlC③34
在高温条件下,铝可与碳发生反应生成碳化铝
AlC4Al+3C=341.3.2阳极过程阳极主反应1.3.2.1
)+1.5C-络合的1.5
3O2-
1.3.2.2阳极副反应A、的直接生产CO精品文档.
精品文档
、电解质中的单质被阳极气体氧化B、氟离子放电C:
阳极效应1.4
阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。
阳极效应发生的机理:
a.
阳极效应的发生,是阳极表面性质,电解质的性质和阳极气体性质改变的综合结果。
在正常电解时,电解质中的氧化铝含量较高,此时在阳极上总2-电解,COO气体。
由于阳极表面总是新鲜的离子放电,连续析出CO和是含2随着氧化铝含量的,质有足够的湿润能力于是析出的气体则以小的气泡逸出。
2--,生成碳氟类络合物,而后F离子开始放电(与O离子一起放电)逐渐减少,。
因此,改变了阳极气体成分的同时,也改变了阳极的COF或CF分解生成42表面性质。
电解质对阳极的湿润变坏,由于气体薄膜的作用,和阳极表面性质改变而电阻增大,则电压升高,于是阳极效应发生。
1.4.1阳极效应的宏观表现:
出现许多细小的弧光闪,在阳极与电解质接触的周边上当阳极效应时,并可听到咝咝的响声。
槽电压骤升到数,烁,电解质像小雨点似的沿阳极上溅十伏,并联在电压表上的指示信号灯也亮了起来。
:
c.阳极效应产生原因电解质含量降低,使阳极临界电流密度下降,O主要原因是电解质中AL32在阳极表面上的湿润性变坏。
临界电流密度是指在一定条件下,发生阳极效应时的阳极电流密度。
它随氧化铝浓度减少而减小,还与电解质温度、阳极材料、电解质成份等因素有关。
d.阳极效应的影响与危害性:
发生阳极效应时电压骤升,挥发剧烈,消费大量的电能和各种原材料,又影响铝水品位,增加劳动量,恶化环境等。
但偶尔发生阳极效应,可清理电解质中的碳渣,对冷槽可用阳极效应提供热能调整热平衡等。
1.5铝电解的电解质及其性质在铝电解生产过程中,连接阳极和阴极之间的熔盐体叫电解质。
更确切
精品文档.
精品文档
地说,熔盐电解质是以冰晶石为熔剂,氧化铝为熔质,组成的冰晶石—氧化铝熔体为主,其它氟化盐为添加剂,这种熔融体叫电解质。
电解质的酸碱度1.5.2,电解质呈碱33时,电解质呈中性。
若分子比大于电解质分子比等于,电解质呈酸性。
性。
若分子比小于3电解质的初晶温度1.5.3初晶温度是指液体开始形成固态晶体的温度。
固态晶体开始熔化的温度称为该晶体的熔点。
初晶温度与熔点的物理意义不同,但在数值上相等。
冰晶石—氧化铝均匀熔体电解质其初晶温度随氧化铝含量增多而降低。
电解质的摩尔比(分子比)降低,其初晶温度也随之降低,但氧化铝的溶解量也会降低。
(工电解生产中需要电解质的初晶温度越低越好,这样可以降低工作温度。
工作温度越低,减少设备20℃范围)作温度一般控制在初晶温度以上10~变形,延长设备使用寿命,工人劳动环境改善,电解质挥发损失小。
而且,更重要一点,电解过程中电流效率随电解温度降低而提高,即可以降低电能消耗,又可以增加产量。
电解质的表面性质1.5.4.电解质的密度1.5.53g/cm。
密度是指单位体积的某物质的质量,其单位为工业铝电解质溶体的密度随温度的升高,氧化铝含量增多而降低。
实际生产中需要电解密度较低为好,铝电解生产中,铝与电解质是两种相溶性很小的液体,铝水的密度比电解质大,故沉于电解槽底部,它们之间的分离靠两种溶体的密度差来实现。
因铝水的密度一定,只有减小电解质熔体的密度来增大其密度差来实现,从而使两种液体良好分离。
1.5.6电解质的电导率通常用比电导率称为比电导或导电率,它是物体导电能力大小的标志,-1-1cm。
电阻的倒数来表示。
单位为:
Ω·在电解质熔体中,随着氧化铝浓度的增加,电解质的导电度减少。
工业-1-1生产中需要电解质具有cm2.222.13电解质的导电度一般在~Ω·范围内,
精品文档.
精品文档
其电压降就越小,越有利于降低生产能耗。
大的导电度。
电解质导电性越好,电解质的黏度1.5.7黏度是表示液体中质点之间相对运动的阻力,也称内摩擦力,单位为。
熔体内质点间相对运行的阻力越大,熔体的粘度越大。
帕·秒)S(Pa·-3左右,过大或过小,对生·103×SPa工业铝电解质的粘度一般保持在产不利。
电解质粘度过大,会降低氧化铝在其中的溶解速度,会阻碍电解质中碳渣分离和阳极气体的逸出,给生产带来危害。
但电解质粘度过小,会加快电解质的循环,加快铝在电解质中的溶解损失,降低电流效率,而且加快氧化铝在电解质中的沉降速度,造成槽沉淀。
铝电解的基本流程1.6
教授方法:
课堂讲授、讨论、提问课外作业:
1-1、什么是铝,它有哪些主要性质和用途?
铝电解的基本过程是怎样的?
阴极和阳极上发生怎么样的反应?
1-31-6什么是电解质的酸碱度,它有哪些表示方法?
精品文档.
精品文档
铝电解的基本流程怎样?
1-9
本章小结:
本章主要介绍了铝的电解质性质,分析了铝电解的两极反应和两极副反应,详细介绍了电解质的性质和电解的基本流程。
教后反馈:
精品文档.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电解 基础知识 资料