冰晶石(化學式為Na3AlF6)是一種離子化合物,屬于電解質。在固態下,冰晶石中的離子被固定在晶格中,因此不導電。然而,當冰晶石溶解于水中或熔融時,離子被釋放出來,可以自由移動,從而導電。因此,冰晶石在水溶液或熔融狀態下是電解質。
在電解鋁的生產過程中,冰晶石扮演著至關重要的角色。它不僅是電解質的主要成分,更是保證電解過程順利進行的關鍵因素。
冰晶石,化學名為氟鋁酸鈉,其分子式為Na3AlF6。它是一種白色固體,熔點較低,約為1000℃左右。冰晶石具有很好的溶解性,能夠溶解氧化鋁,形成熔融的電解質。
電解質是電解過程中的介質,它能夠傳導電流,使氧化鋁在電解過程中發生化學反應,最終生成鋁。電解質的主要成分是冰晶石,它能夠降低氧化鋁的熔點,使其在較低的溫度下熔化,從而降低能耗。
1. 降低氧化鋁的熔點:氧化鋁的熔點高達2030℃,而與冰晶石形成熔體后,其初晶溫度降至930-980℃,大大降低了電解過程中的能耗。
2. 提高導電性:熔融的冰晶石具有良好的導電性,能夠保證電解過程的順利進行。
3. 防止陽極放電:冰晶石中不存在析出電位比鋁正的元素,這可以避免其他金屬離子在陽極放電,從而保證鋁的質量。
4. 防止電解質與槽內襯發生反應:冰晶石在電解溫度下不吸水,揮發性不大,不與槽內襯發生電化學反應,保證了電解槽的穩定運行。
為了改善原有電解質的性質,滿足電解需求,常常向電解質中加入添加劑。這些添加劑包括AF、MgF2、LiF、CaF2、NaF、Na2O等。它們的作用如下:
添加劑 | 作用 |
---|---|
AF | 提高電解質的導電性 |
MgF2 | 降低電解質的熔點 |
LiF | 提高電解質的穩定性 |
CaF2 | 降低電解質的粘度 |
NaF | 提高電解質的導電性 |
Na2O | 調節電解質的分子比 |
冰晶石按其氟化鈉與氟化鋁的分子之比,可分為高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。中國國內各電解鋁廠大部分使用的是分子比為1.8~2.2的低分子比冰晶石作鋁電解的電解質。以下為不同種類冰晶石的特點:
種類 | 特點 |
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砂狀冰晶石 | 熔點低,熔化速度快,可縮短進入正常工作狀態的時間;分子比可在較大的范圍內調節,能適應電解槽不同時期對冰晶石分子比的不同要求;含水份低,氟損失小;顆粒狀,流動性好,利于輸送;原料易得,生產成本低。 |
粒狀冰晶石 | 流動性好,粉塵污染小;電解生產中實收率高,可降低電解鋁的成本;分子比在2.5~3.0之間,特別適用于電解鋁的啟槽;顆粒大多為1~10mm。 |
粉狀冰晶石 | 可達到較高的粒度,通常為200目以上;分子比可達1.75~2.5,有較好的可調性;超細的產品,325目通過率為98%以上,能滿足特殊行業對
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鉀冰晶石(氟鋁酸鉀)、冰晶石(氟鋁酸鈉)用途:鋁合金添加劑、電解鋁助溶劑、樹脂砂輪填充劑、鋁合金焊接釬焊劑、鑄造行業脫氧劑等。 |