冰晶石(化学式为Na3AlF6)是一种离子化合物,属于电解质。在固态下,冰晶石中的离子被固定在晶格中,因此不导电。然而,当冰晶石溶解于水中或熔融时,离子被释放出来,可以自由移动,从而导电。因此,冰晶石在水溶液或熔融状态下是电解质。
在电解铝的生产过程中,冰晶石扮演着至关重要的角色。它不仅是电解质的主要成分,更是保证电解过程顺利进行的关键因素。
冰晶石,化学名为氟铝酸钠,其分子式为Na3AlF6。它是一种白色固体,熔点较低,约为1000℃左右。冰晶石具有很好的溶解性,能够溶解氧化铝,形成熔融的电解质。
电解质是电解过程中的介质,它能够传导电流,使氧化铝在电解过程中发生化学反应,最终生成铝。电解质的主要成分是冰晶石,它能够降低氧化铝的熔点,使其在较低的温度下熔化,从而降低能耗。
1. 降低氧化铝的熔点:氧化铝的熔点高达2030℃,而与冰晶石形成熔体后,其初晶温度降至930-980℃,大大降低了电解过程中的能耗。
2. 提高导电性:熔融的冰晶石具有良好的导电性,能够保证电解过程的顺利进行。
3. 防止阳极放电:冰晶石中不存在析出电位比铝正的元素,这可以避免其他金属离子在阳极放电,从而保证铝的质量。
4. 防止电解质与槽内衬发生反应:冰晶石在电解温度下不吸水,挥发性不大,不与槽内衬发生电化学反应,保证了电解槽的稳定运行。
为了改善原有电解质的性质,满足电解需求,常常向电解质中加入添加剂。这些添加剂包括AF、MgF2、LiF、CaF2、NaF、Na2O等。它们的作用如下:
添加剂 | 作用 |
---|---|
AF | 提高电解质的导电性 |
MgF2 | 降低电解质的熔点 |
LiF | 提高电解质的稳定性 |
CaF2 | 降低电解质的粘度 |
NaF | 提高电解质的导电性 |
Na2O | 调节电解质的分子比 |
冰晶石按其氟化钠与氟化铝的分子之比,可分为高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。中国国内各电解铝厂大部分使用的是分子比为1.8~2.2的低分子比冰晶石作铝电解的电解质。以下为不同种类冰晶石的特点:
种类 | 特点 |
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砂状冰晶石 | 熔点低,熔化速度快,可缩短进入正常工作状态的时间;分子比可在较大的范围内调节,能适应电解槽不同时期对冰晶石分子比的不同要求;含水份低,氟损失小;颗粒状,流动性好,利于输送;原料易得,生产成本低。 |
粒状冰晶石 | 流动性好,粉尘污染小;电解生产中实收率高,可降低电解铝的成本;分子比在2.5~3.0之间,特别适用于电解铝的启槽;颗粒大多为1~10mm。 |
粉状冰晶石 | 可达到较高的粒度,通常为200目以上;分子比可达1.75~2.5,有较好的可调性;超细的产品,325目通过率为98%以上,能满足特殊行业对
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钾冰晶石(氟铝酸钾)、冰晶石(氟铝酸钠)用途:铝合金添加剂、电解铝助溶剂、树脂砂轮填充剂、铝合金焊接钎焊剂、铸造行业脱氧剂等。 |