LiF與KF對冰晶石熔鹽體系初晶溫度和Al2O3溶解度的影響的研究.pdf

1、由于國產氧化鋁中雜質較多，特別是富含氧化鉀和氧化鋰。在鋁電解生產過程中，使用此類型氧化鋁作為原料的電解槽不斷出現(xiàn)鉀鹽和鋰鹽的大量富集，使電解質中含有較高濃度的KF和LiF。KF和LiF對電解質的初晶溫度和Al2O3的溶解度有較大影響。因此探索Na3AlF6-Al2O3-AlF3-KF-LiF-CaF2-MgF2熔鹽體系電解質的初晶溫度和Al2O3溶解度的變化情況，可為工業(yè)鋁電解生產過程準確控制氧化鋁濃度和過熱度，穩(wěn)定生產提供理論基礎，這

2、有利于實現(xiàn)更加高效和節(jié)能的鋁電解生產過程。
　　本課題根據(jù)單一變量的原則，分別研究電解質分子比，LiF、KF、CaF2、 MgF2的添加量對電解質體系初晶溫度的影響并應用最小二乘回歸分析方法對數(shù)據(jù)進行處理，得到回歸方程;同時研究保溫時間、LiF、KF的添加量以及溫度對Al2O3溶解度的影響并應用最小二乘回歸分析方法對數(shù)據(jù)進行處理，通過系統(tǒng)的研究表明:
　　(1)分子比對初晶溫度的變化有著明顯的影響，隨著分子比的增大，電解質的

3、初晶溫度升高。同時分子比一定時，在實驗范圍內，隨著氟化鋰、氟化鉀、氟化鈣和氟化鎂含量的增加，均能降低冰晶石熔鹽體系的初晶溫度，并且氟化鋰和氟化鎂對初晶溫度的降低作用強于氟化鉀和氟化鈣。
　　(2)基于我國鋁電解工業(yè)的現(xiàn)狀，通過回歸方程對分子比為2.2-3.0，氧化鋁含量3％，CaF2含量0-5wt％，MgF2含量0-5wt％，LiF含量為0-7wt％，KF含量為0-7wt％范圍內的Na3AlF6-Al2O3-AlF3-CaF2-M

4、gF2-LiF-KF熔鹽體系的初晶溫度進行了模擬，得到如下擬合公式:t/℃=1000.67-1.488[ExAlF3]-10.114[LiF]-3.119[KF]-0.717[CaF2]-7.92[MgF2]+0.1451[ExAlF3][LiF]+0.1251[ExAlF3][KF]-0.0796[ExAlF3][CaF2]+0.0968[ExAlF3][MgF2]-0.1729[ExAlF3][ExAlF3]+0.0293[LiF]

5、[LiF]+0.0416[KF][KF]-0.1325[CaF2][CaF2]+0.005[MgF2][MgF2]
　　其中，t為初晶溫度，℃;各方括號內為各添加劑的質量百分含量，[ExAlF3]代表AlF3的質量百分含量，本擬合公式的相關系數(shù)為0.9876。
　　(3)溫度對氧化鋁溶解度的變化有著明顯的影響，隨著溫度的升高，熔鹽體系的氧化鋁溶解度逐漸增大。當溫度一定時，在實驗范圍內，氟化鉀能夠增大熔鹽體系的氧化鋁溶解度，而

6、氟化鋰則會降低熔鹽體系的氧化鋁溶解度。
　　(4)為了更好地研究LiF、KF的共同作用，對實驗測得的73組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并使用最小二乘回歸分析方法對數(shù)據(jù)進行處理，得到氧化鋁溶解度的擬合公式:S=151.46-3.224[LiF]+5.333[KF]-0.351 T-0.0114[LiF][KF]+2.995*10-3*[LiF]* T-5.416*10-3*[KF]*T+9.56*10-3*[LiF][LiF]+0.0363[KF