余熱回收型鋁電解槽用熔鹽物性的研究.pdf

1、工業(yè)鋁電解槽的電能利用率不足50％，其余50％以熱量的形式散失，屬于無(wú)謂損失。如果能將這部分散失的熱量利用起來，將大大提高鋁電解槽的能量利用效率。余熱回收型鋁電解槽就是基于這一想法而提出來的。東北大學(xué)的王兆文課題組設(shè)計(jì)了一種新型的余熱回收型鋁電解槽，該槽的特點(diǎn)是采用熔鹽作為換熱介質(zhì)，大大地提高了余熱的利用率。余熱回收型電解槽用到兩種熔體，一種是參與電化學(xué)反應(yīng)的鋁電解質(zhì)體系;另一種是用于熱交換的熔鹽。因此有必要對(duì)這兩種體系的物理化學(xué)性質(zhì)作

2、深入的研究。本文將主要研究Na3AlF6-AlF3-CaF2-Al2O3-NaCl鋁電解質(zhì)體系的初晶溫度及電導(dǎo)率和NaNO3-KNO3-NaNO2蓄熱熔鹽體系的電導(dǎo)率。
　　初晶溫度的測(cè)量采用步冷曲線法，采用1℃/min的降溫速度;電導(dǎo)率的測(cè)量采用固定電導(dǎo)池常數(shù)法。本文研究了氯化鈉含量及電解質(zhì)分子比對(duì)Na3AlF6-AlF3-CaF2-Al2O3-NaCl鋁電解質(zhì)體系的初晶溫度的影響。在電導(dǎo)率研究方面，主要考察了熔體組成和溫度對(duì)電

3、導(dǎo)率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　1、對(duì)Na3AlF6-AlF3-4％CaF2-3％Al2O3-NaCl熔鹽體系電解質(zhì)的初晶溫度的測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到如下初晶溫度的回歸方程:t/℃=978.412-4.078W(AlF3)-13.341W(NaCl)+0.619W(AlF3)2+1.210w(NaCl)2+1.052W(AlF3)W(NaCl)0.034W(AlF3)3-0.050W(NaCl)3-0.040W(AlF3)W(

4、NaCL)2-0.070w(AlF3)2w(NaCL)
　　式中，t為鋁電解質(zhì)初晶溫度，℃;w(AlF3)為過剩氟化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)，0～15.33％;w(NaCl)為氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，1～9％，判定系數(shù)R2為0.989，標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)誤差為3.23℃，總體不確定性低于1％;
　　2、在低分子比下，氯化鈉做添加劑對(duì)初晶溫度的降溫幅度比氟化鋰做添加劑的潛力要大，在CR=2.0時(shí)降溫幅度為9.1℃/％NaCl(wt)，而CR從2.2變化到3.

5、0時(shí)，其降溫幅度為（4.3到5.5）℃/％NaCl(wt)。氯化鈉做添加劑能大大提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率?？紤]到經(jīng)濟(jì)因素，在CR小于2.0時(shí)，NaCl是較好的低溫鋁電解質(zhì)添加劑;
　　3、相同溫度不同組分下，隨著NaNO3、NaNO2百分含量的增加，混合體系熔鹽電導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)，說明NaNO3、NaNO2的含量增加可使混合熔鹽的電導(dǎo)率的增大，但NaNO2的影響比NaNO3大;隨著KNO3百分含量的增加，混合體系熔鹽電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)，說明