冰晶石(化學(xué)式為Na3AlF6)是一種離子化合物,屬于電解質(zhì)。在固態(tài)下,冰晶石中的離子被固定在晶格中,因此不導(dǎo)電。然而,當(dāng)冰晶石溶解于水中或熔融時(shí),離子被釋放出來,可以自由移動(dòng),從而導(dǎo)電。因此,冰晶石在水溶液或熔融狀態(tài)下是電解質(zhì)。
在電解鋁的生產(chǎn)過程中,冰晶石扮演著至關(guān)重要的角色。它不僅是電解質(zhì)的主要成分,更是保證電解過程順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。
冰晶石,化學(xué)名為氟鋁酸鈉,其分子式為Na3AlF6。它是一種白色固體,熔點(diǎn)較低,約為1000℃左右。冰晶石具有很好的溶解性,能夠溶解氧化鋁,形成熔融的電解質(zhì)。
電解質(zhì)是電解過程中的介質(zhì),它能夠傳導(dǎo)電流,使氧化鋁在電解過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),最終生成鋁。電解質(zhì)的主要成分是冰晶石,它能夠降低氧化鋁的熔點(diǎn),使其在較低的溫度下熔化,從而降低能耗。
1. 降低氧化鋁的熔點(diǎn):氧化鋁的熔點(diǎn)高達(dá)2030℃,而與冰晶石形成熔體后,其初晶溫度降至930-980℃,大大降低了電解過程中的能耗。
2. 提高導(dǎo)電性:熔融的冰晶石具有良好的導(dǎo)電性,能夠保證電解過程的順利進(jìn)行。
3. 防止陽極放電:冰晶石中不存在析出電位比鋁正的元素,這可以避免其他金屬離子在陽極放電,從而保證鋁的質(zhì)量。
4. 防止電解質(zhì)與槽內(nèi)襯發(fā)生反應(yīng):冰晶石在電解溫度下不吸水,揮發(fā)性不大,不與槽內(nèi)襯發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),保證了電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行。
為了改善原有電解質(zhì)的性質(zhì),滿足電解需求,常常向電解質(zhì)中加入添加劑。這些添加劑包括AF、MgF2、LiF、CaF2、NaF、Na2O等。它們的作用如下:
添加劑 | 作用 |
---|---|
AF | 提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性 |
MgF2 | 降低電解質(zhì)的熔點(diǎn) |
LiF | 提高電解質(zhì)的穩(wěn)定性 |
CaF2 | 降低電解質(zhì)的粘度 |
NaF | 提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性 |
Na2O | 調(diào)節(jié)電解質(zhì)的分子比 |
冰晶石按其氟化鈉與氟化鋁的分子之比,可分為高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。中國國內(nèi)各電解鋁廠大部分使用的是分子比為1.8~2.2的低分子比冰晶石作鋁電解的電解質(zhì)。以下為不同種類冰晶石的特點(diǎn):
種類 | 特點(diǎn) |
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砂狀冰晶石 | 熔點(diǎn)低,熔化速度快,可縮短進(jìn)入正常工作狀態(tài)的時(shí)間;分子比可在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié),能適應(yīng)電解槽不同時(shí)期對(duì)冰晶石分子比的不同要求;含水份低,氟損失小;顆粒狀,流動(dòng)性好,利于輸送;原料易得,生產(chǎn)成本低。 |
粒狀冰晶石 | 流動(dòng)性好,粉塵污染?。浑娊馍a(chǎn)中實(shí)收率高,可降低電解鋁的成本;分子比在2.5~3.0之間,特別適用于電解鋁的啟槽;顆粒大多為1~10mm。 |
粉狀冰晶石 | 可達(dá)到較高的粒度,通常為200目以上;分子比可達(dá)1.75~2.5,有較好的可調(diào)性;超細(xì)的產(chǎn)品,325目通過率為98%以上,能滿足特殊行業(yè)對(duì)
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鉀冰晶石(氟鋁酸鉀)、冰晶石(氟鋁酸鈉)用途:鋁合金添加劑、電解鋁助溶劑、樹脂砂輪填充劑、鋁合金焊接釬焊劑、鑄造行業(yè)脫氧劑等。 |