电解铝第二章铝电解原理.pptVIP

2.2阳极效应 阳极效应的特征和现象 阳极效应的影响 阳极效应的机理 2.2.1 阳极效应的特征 （1）阳极效应发生时，电解质停止沸腾。 （2）阴极表面层出现电子放电，产生电火花。 （3）槽电压突然升高，增幅达到几伏到几十伏，大小与电解质成分，阳极电流密度等有关。 （4）槽电压的噪声频率增大。 （5）阳极上有CF4和C2F6碳氟化合物气体生成。 （6）较高的效应电压下，常有噼啪声，偶尔可发现阳极底部局部碎裂。 （7）阳极效应时，电解质熔体和阳极被加热，温度升高并有大量氟化盐气体挥发出来。 （8）阳极效应和氧化铝浓度和电流密度有关，在电解槽中，由于各处的氧化铝浓度和每个阳极块的电流密度不一样，因此阳极效应首先在阳极的局部或个别阳极电流密度较大的阳极炭块上发生，称之为局部阳极效应。 （9）出现局部阳极效应，阳极气泡电阻增大，这就使其他阳极炭块电流密度增加，从而诱发了电流密度较高的阳极炭块阳极效应的出现，直至整个电解槽发生阳极效应。 （10）向电解质中加入氧化铝或向阳极底部鼓入空气，可熄灭阳极效应。 2.2.2阳极效应有利方面 （1）可以利用效应来检查电解槽的生产状态是否正常； （2）冷槽时可用效应提供热量调整热平衡； （3）偶尔发生阳极效应对清理电解质中的炭粒和阳极底掌是有益的。 （4）有利于熔化槽底的沉淀。 阳极效应不利的方面 （1）阳极效应会熔化槽帮结壳，使电解质分子比增加。 （2）阳极效应会增加电能消耗，使电解质的温度增加。 （3）阳极效应时，阳极底面附近电解质温度大幅升高，从而大大增加氟化盐的挥发损失。 （4）影响系列的供电稳定，尤其在供电容量额定的情况下，效应过于频繁易造成供电和生产之间的恶性循环，这样既影响供电又影响生产的正常进行； 2.2.3阳极效应的机理 电解槽中当氧化铝浓度很低时，阳极表面电解质熔体中的络合铝氧离子不能补充到阳极表面去放电，致使阳极表面的铝氧氟离子的浓度极化扩散过电压升高，从而导致F离子放电，并在阳极表面与阳极炭生成碳氟化合物CF4和C2F6气体，他们的出现使阳极表面对电解质的润湿性变差，阳极气体不能排出，而在阳极表面形成气膜，最终电流不得不从电阻很大的气膜中穿过，产生火花放电，槽电压升高，发生阳极效应。 2.2.4阳极效应的熄灭 （1）向电解槽中添加氧化铝 （2）在阳极底部搅动电解质 向电解槽的阳极下部插入或木棒,利用他们在炭化过程中产生的大量碳氢化合物气体,使电解质沸腾,达到快速溶解氧化铝消除阳极的浓度极化扩散过电压和除去粘附于阳极表面的气泡.实现熄灭阳极效应的目的. （3）上下提高和降低阳极 反复运动,搅动电解质,加快氧化铝的溶解速度. (4)让阳极和阴极短路 使阳极与阴极铝水接触,可使阳极上所有极化的电压瞬间完全消失,使阳极效应快速熄灭. 第二章 铝电解原理 2.1两极反应 阴极反应 Al3++3e→Al 阳极反应 2O2-+C－4e→CO2 总反应 2Al2O3+3C →4Al+3CO2 工业铝电解槽示意图 - - - - - - - - - - - - - - 阴极炭块 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 阳极导杆 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 铝液 阴极钢棒 槽 体 打壳和点式下料机 保温砖 + + 电解质 阳 极 2.1.1阴极副反应 金属钠的析出 电解过程中阴极的主反应是析出铝而不是钠，因为钠的析出电位比铝低。但是，随着温度升高，电解质分子比增大，氧化铝浓度减少，以及阴极电流密度提高，钠与铝的析出电位差越来越小，而有可能使钠离子与铝离子在阴极上一起放电，析出金属钠： Na+＋e＝Na 此外，在碱性电解质中，溶解的铝也可能发生下列反应而置换出钠： Al＋6NaF=Na3AlF6＋3Na 析出的钠少部分溶解在铝中，剩下的一部分被阴极炭素内衬吸收，一部分以蒸汽状态挥发出来（钠的沸点为880℃），在电解质表面被空气或阳极气体所氧化，产生黄色火焰。可能的反应为： 4Na＋O2＝2Na2O 2Na＋CO2＝Na2O＋CO 2Na＋CO＝Na2O＋C 2.1.2阳极副反应 冰晶石—氧化铝熔盐电解在电解过程发生主反应的同时，伴随着一系列副反应，主要发生如下反应： 2Al（溶解的）＋3CO2=Al2O3十3CO 此外，由于碳阳极散落掉渣，分离后飘浮在电解质表面，当二氧化碳气体与这些碳渣接触时，会发生还原反应而生成一氧化碳。 C＋CO2＝2CO 电解槽阳极生成CF4的电解反应 电解槽