Получение алюминия

Получение алюминия

электролизер с самообжигающимся катодом, представляет собой стальную ванну, футурованную огнеупорным кирпичом, пол ванны сделан из угольных блоков внутри которых проходят стальные стрежни подающий электрический , на дне электролизера собирается расплавленный алюминий который по сути и является катодом

Над расплавленным алюминием находится расплав электролита, в который опущен угольный анод, электрический ток подводится с помощью стальных стержней, забитых в углеродистую , материал анода постепенно сгорает в выделяющимся кислороде, поэтому в стальной короб служащие кожи хама надо постоянно добавляет вязкую массу

При высокой температуре она превращается в твердый уголь угольный анод скользит по кожиху поэтому он постоянно находится в расплавленном электролите сверху и со стороны стенок электролит застывает образуя твердую корку чтобы выделяющиеся оксида углерода могли свободно выходить из аппарата корку постоянно взламывают

Периодически в электролизер добавляют электролит чтобы обеспечить непрерывную работу аппарата

Электролиз криолит-глиноземного расплава

В соответствии с современными данными о структуре расплавленных солей можно считать, что криолит-глиноземные расплавы являются однородными, упорядоченными в ближнем порядке системами из ионов Na+, Al3+, F-, O2-.

Процесс разложения глинозема при электролизе с инертными по отношению к кислороду анодами (например, из платины) может быть в общем виде представлен реакцией

2Al2O3 → 4Al + 3O2 (15.л)

На практике электролиз криолит-глиноземного расплава проводят на анодах из углеродистых материалов, поэтому конечными анодными продуктами являются не кислород, а СО и СО2

Суммарная реакция разложения глинозема в промышленных электролизерах может быть представлена в виде:

2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2 (15.м)

Al2O3 + 3C → 2Al + 3 CO

Значения э.д.с. этих реакций, рассчитанные по термодинамическим данным, равны 1,167 и 1.034 В. Экспериментально найденное значение э.д.с. в алюминиевых электролизерах при плотности тока 10 кА/м2 (1 А/см2) лежит в пределах 1,4 – 1,8 В. Различие между фактической и расчетной э.д.с. отдельные авторы объясняют хемосорбцией кислорода на угольных электродах, который сохраняется и после отключения тока.

В криолит-глиноземном расплаве возможно существование различных катионов и анионов, причем каждый из таких ионов может принимать участие в электрохимических или промежуточных химических процессах, протекающих в электролизере.

Выход по току при электролизе криолит-глиноземного расплава не достигает 100% и составляет 85 – 90%. Это объясняется возможностью обратного растворения катодного металла в электролите и образованием соединений одновалентного алюминия, так называемых субсоединений:

2Al + Na3AlF6 → 3AlF + 3NaF

Одновалентный алюминий вновь легко окисляется на аноде, что снижает долю тока, расходуемого на обычные анодные процессы.

Другими побочными реакциями могут быть разряд ионов Na+ на катоде и дальнейшее его взаимодействие с электролитом с образованием субфторидов натрия (Na2F).

Необходимая температура электролита – от 940 до 960°С. При этой температуре электролит как бы «перегрет» на 10 – 30°С по отношению к температуре начала кристаллизации

Межэлектродное расстояние в процессе электролиза криолит-глиноземного расплава – весьма важный параметр. Оно определяет не только температуру расплава, но и напряжение на ванне при постоянных силе тока и составе электролита. Для поддержания напряжения 4,2 – 4,5 В межэлектродное расстояние должно быть в пределах 4 – 5 см.

Состав электролита