Al2O3和添加劑對NaF-AlF3體系蒸氣壓的影響.pdf

1、工業(yè)鋁電解質(zhì)通常含有冰晶石（約80％）、氟化鋁（約6％-12％）和氧化鋁（約3％-4％）以及添加劑氟化鈣、氟化鎂和氟化鋰（約5％-7％）。冰晶石和氟化鋁是熔劑，氧化鋁是煉鋁的原料，添加劑則是用來改善熔劑的物理化學(xué)性質(zhì)以及提高鋁電解生產(chǎn)指標(biāo)。中國的電解鋁廠的電解質(zhì)成分比較復(fù)雜，有必要對電解質(zhì)中各種成分對物理化學(xué)性質(zhì)的影響有一個(gè)清楚的認(rèn)識，將有助于改善工藝條件、操作制度以提升鋁電解生產(chǎn)指標(biāo)。
　　蒸氣壓是表征熔鹽揮發(fā)的主要標(biāo)準(zhǔn)。降低冰

2、晶石的飽和蒸氣壓，一方面可以減少熔鹽損失，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，另一方面又能降低污染，改善工廠的環(huán)境。同時(shí)蒸氣壓，又是計(jì)算各種熱力學(xué)數(shù)據(jù)的重要手段，在冶金、石化行業(yè)中有廣泛應(yīng)用。它還是研究復(fù)雜熔鹽結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要手段。
　　本人按照沸點(diǎn)法原理，在本實(shí)驗(yàn)室首次構(gòu)建出一套可以測量高溫熔鹽的蒸氣壓實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)裝置具有良好的氣密性，10小時(shí)壓力變化僅500Pa(4Torr)。為準(zhǔn)確測量溫度，在鐵坩堝內(nèi)植入K型熱電偶。并測量了電阻爐內(nèi)的溫度變化。測

3、量了純NaF在1300K時(shí)的飽和蒸氣壓為71.465Pa(0.536Torr)，與文獻(xiàn)值相差5.7％。
　　鋁電解質(zhì)體系的蒸氣壓數(shù)據(jù)表較少，而且文獻(xiàn)中蒸氣壓的數(shù)值大多未得到研究者的共同認(rèn)可，特別是復(fù)雜電解質(zhì)的情形尤其突出。本文基于這一實(shí)際情況和中國鋁電解質(zhì)的特殊性，考察了分子比、氧化鋁、添加劑、溫度對鋁電解質(zhì)蒸氣壓的影響。研究結(jié)果如下:
　　升高分子比和降低溫度有助于降低鋁電解質(zhì)的蒸氣壓，與文獻(xiàn)中描述一致。氧化鋁、氟化鈣、氟

4、化鋰的濃度增加會降低鋁電解質(zhì)的蒸氣壓。其中LiF的效果最為顯著，其次是Al2O3，CaF2也有一定的影響。
　　鋁電解質(zhì)蒸氣的冷凝物的XRD分析表明，蒸汽冷凝物的主要成分是NaAlF4和Na5Al3F14，當(dāng)測試溫度高于1100℃，冷凝物主要物相NaAlF4。在較低測試溫度，冷凝物的主要物相是Na5Al3F14。這說明NaAlF4在低溫條件下是不穩(wěn)定的，Na5Al3F14是NaAlF4物相在較低溫度下分解生成的。試驗(yàn)后坩堝內(nèi)剩余物