Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔體初晶溫度、Al2O3溶解度及惰性陽(yáng)極低溫電解工藝研究.pdf

1、惰性陽(yáng)極是成功開(kāi)發(fā)鋁電解新工藝的前提與關(guān)鍵,低溫電解是解決惰性陽(yáng)極耐腐蝕問(wèn)題的重要途徑。本論文在國(guó)家973計(jì)劃課題(2005CB623703)及863計(jì)劃課題(2008AA030503)的資助下,在前期研究的基礎(chǔ)之上,以Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔體為研究對(duì)象,研究了KR為15-30％,AlF3為20-30wt.％的Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔體的初晶溫度和Al2O3溶解度,并確定一種能夠?yàn)槎栊躁?yáng)極提供適宜服役環(huán)

2、境的“低溫、高Al2O3溶解度”的電解質(zhì)體系,同時(shí),研究了電流密度、氧化鋁濃度和電解溫度對(duì)金屬陶瓷在所確定的Na3AlF6-K3AlF6-AlF3電解質(zhì)體系中電解腐蝕速率的影響,確定了適宜的電解工藝參數(shù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)深入研究KR值、AlF3含量對(duì)Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔體初晶溫度的影響,并采用高溫XRD分析手段研究了物相組成和含量隨電解質(zhì)組成的變化情況。得到了新型電解質(zhì)Na3AlF6-K3Al

3、F6-AlF3三元體系初晶溫度的經(jīng)驗(yàn)公式和三元凝固等溫線圖,其適用范圍為20wt.％＜[AlF3]＜30wt.％,15％＜KR＜30％。T=3478-1867×[KR]0.12-12.97×[AlF3]1.14+3.538×[AlF3]×[KR]0.98-0.505×[AlF3]1.24×[KR]1.23本經(jīng)驗(yàn)公式中的相關(guān)系數(shù)為0.992。
　　 (2)在前期初晶溫度的研究基礎(chǔ)之上,研究初晶溫度在850℃左右的電解質(zhì)組成中熔體溫

4、度、KR值、AlF3含量對(duì)Al2O3溶解度的影響。并且,結(jié)合初晶溫度的研究結(jié)果,確定了一種具有“低溫、高Al2O3溶解度”特征的電解質(zhì)組成:KR=18％,AlF3=26wt.％,該電解質(zhì)組成的初晶溫度為866℃,在熔體溫度為870℃時(shí)的Al2O3溶解度為5.21wt.％。
　　 (3)考察了電流密度(1.00、1.30、1.60、2.00、3.00、4.00A/cm2)、氧化鋁濃度(2.00％、3.00％、4.00％、5.21％

5、)、電解溫度(870、880、890℃)對(duì)22(20Ni+Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金屬陶瓷惰性陽(yáng)極在KR為18％,AlF3為26wt.％的電解質(zhì)體系中電解腐蝕的影響。研究發(fā)現(xiàn):陽(yáng)極腐蝕速率隨著電流密度的增加,先降低后升高;隨著氧化鋁濃度的增大,陽(yáng)極電解腐蝕程度降低;陽(yáng)極電解腐率隨著電解溫度的升高而升高。金屬陶瓷惰性陽(yáng)極具有較小電解腐蝕率的電解工藝參數(shù)為:電流密度為1.60A/cm2,氧化鋁濃度處于飽和狀態(tài),電解溫度為870