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熔盐Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3系中氧化铝的饱和溶解度

有色金属（冶炼部分） 2011年第12期 22-26页

作者：王家伟陈朝轶靳学利贵州大学材料科学与冶金工程学院贵阳550003

采用旋转氧化铝片法研究了Na3AlF6-K3AlF6-AlF3体系的氧化铝溶解度,其中电解质组成为:K3AlF6占K3AlF6和Na3AlF6质量总和的0～50%,AlF3占23%～29%,对该范围的氧化铝溶解度提出了相关系数为0.994的经验计算公式和等氧化铝浓度图。研究结... 详细信息

采用旋转氧化铝片法研究了Na3AlF6-K3AlF6-AlF3体系的氧化铝溶解度,其中电解质组成为:K3AlF6占K3AlF6和Na3AlF6质量总和的0～50%,AlF3占23%～29%,对该范围的氧化铝溶解度提出了相关系数为0.994的经验计算公式和等氧化铝浓度图。研究结果表明:随着AlF3含量增加,氧化铝溶解度降低,AlF3含量小于25%的区域氧化铝溶解度较高;随着钾冰晶石的增加,均出现相同的趋势,氧化铝溶解度先增加后减少,在K/(K+Na)含量为10%～40%时相对较高些;为了确保氧化铝溶解度大于4%,熔体温度必须高于840℃,故该复合冰晶石体系比较有潜力实现的低温电解温度是850℃。

关键词：氧化铝溶解度 Na3AlF6-K3AlF6-AlF3 体系低温铝电解

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KF-NaF-AlF_3-X低温电解质体系研究进展

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轻金属 2009年第9期 28-31页

作者：王民颜恒维四川启明星铝业有限责任公司四川眉山620041 中南大学冶金科学与工程学院湖南长沙410083

综述了近年来KF-NaF-AlF3-X低温电解质体系的研究进展,主要包括该电解质体系的初晶温度、氧化铝溶解度、电导率的研究及其应用前景,以便为该体系的低温电解研究提供参考。

关键词：铝电解钾冰晶石初晶温度电导率氧化铝溶解度

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铝电解低温电解质体系的研究现状

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有色金属工程 2020年第6期10卷 42-48页

作者：黄立强刘战伟颜恒维秦博刘瑛鑫昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 真空冶金国家工程实验室昆明650093

分析了不同电解质组成对铝电解质体系(主要包含NaF-AlF3、KF-AlF3和NaF-KF-AlF3体系)的初晶温度、氧化铝溶解度及电导率等物理化学性质的影响。指出在低温条件下NaF-AlF3电解体系表现出氧化铝溶解性能较差的缺点;KF-AlF3体系相较于NaF-A... 详细信息

分析了不同电解质组成对铝电解质体系(主要包含NaF-AlF3、KF-AlF3和NaF-KF-AlF3体系)的初晶温度、氧化铝溶解度及电导率等物理化学性质的影响。指出在低温条件下NaF-AlF3电解体系表现出氧化铝溶解性能较差的缺点;KF-AlF3体系相较于NaF-AlF3体系具有较好的氧化铝溶解性能,但电导率较低,且电解原料中含有钠,随着电解的进行,钠在电解质中不断累积,导致该体系不可避免地变为NaF-KF-AlF3体系;NaF-KF-AlF3体系具有较低的初晶温度,良好的氧化铝溶解性能和电导率,还可以解决钠在电解质中累积带来的问题。因此,NaF-KF-AlF3体系在低温铝电解上是比较有希望得到工业应用的体系。此外,还着重综述了NaF-KF-AlF3体系的研究进展,并探讨了该体系存在的问题及今后的发展方向。

关键词： NaF-KF-AlF3体系初晶温度氧化铝溶解度电导率低温铝电解

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NaF-LiF-KF-AlF3低温熔盐体系铝电解的基础研究

NaF-LiF-KF-AlF3低温熔盐体系铝电解的基础研究

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作者：魏征东北大学

学位级别：硕士

由于传统的Hall-Héroul熔盐电解铝法存在的诸多缺陷,逐渐不能满足社会对于环保和节能等方面的严格要求,必须寻找新的炼铝方法,研究新的炼铝技术和工艺。在此情况下,低温铝电解的研究成为铝电解领域最热门的研究方向之一,有望对现有电... 详细信息

由于传统的Hall-Héroul熔盐电解铝法存在的诸多缺陷,逐渐不能满足社会对于环保和节能等方面的严格要求,必须寻找新的炼铝方法,研究新的炼铝技术和工艺。在此情况下,低温铝电解的研究成为铝电解领域最热门的研究方向之一,有望对现有电解铝工艺进行优化改进。其中,低温钠冰晶石体系被认为具有很好的前景。当NaF与AlF3的分子比在CR=1.15～1.45范围内时的电解质体系具有诸多优势,如电解质的初晶温度低,且初晶温度随着电解质组分的变化而变化很小;与现行工业电解槽形成的难溶解的Na3AlF6沉淀不同,该体系形成的沉淀为容易溶解的亚冰晶石Na5Al3F14;电解质密度低,有利于产物铝和电解质的分离;铝和电解质之间的界面张力大,有利于减弱铝的二次反应,提高电流效率。同时,由于电解质中AlF3含量的大幅增加和初晶温度的显著降低,造成电解质的氧化铝溶解度和电导率很低,以及目前国内很多铝电解厂所使用的氧化铝原料中含有微量的Li2O和K2O,所以考虑加入适量的KF来提高电解质的氧化铝溶解度,以及适量的LiF来提高电导率。因此,本文探索了在KF含量x[KF]=0～20%和LiF含量x[LiF]=0～20%的四元NaF-LiF-KF-AlF3(CR=1.3)低温熔盐体系中电解制备金属铝的新方法,主要研究结果如下:首先,通过一系列电化学方法对二元NaF-AlF3(CR=1.3)低温熔盐体系中Al(Ⅲ)离子在钨电极和石墨电极还原的阴极电极过程进行了研究,对金属Al沉积的电化学机理进行了分析。结果表明,金属Al在钨电极和石墨电极上的沉积电位基本相同,且均伴随着金属Na的沉积;与Al(Ⅲ)离子在石墨电极上的一步还原过程不同,在钨电极上的还原还包含一个低价铝离子形成的双电子转移反应(AlF4-→AlF2-);金属Al在石墨电极上沉积之前会生成插层化合物Na-C,而在钨电极上沉积之前会欠电位形成固态不溶的Al4W合金,且Al4W合金和金属Al在钨电极表面的沉积都是由扩散过程控制的准可逆反应。Al(Ⅲ)离子的扩散系数为1.77×10-8 cm2·s-1,金属Al沉积的临界阴极极限电流约为150 mA。其次,利用旋转刚玉片质量损失法对四元NaF-LiF-KF-AlF3(CR=1.3)低温熔盐体系在不同KF和LiF含量以及不同温度下的氧化铝溶解度进行了研究,得到了在研究条件下的氧化铝溶解度公式和等效氧化铝溶解度图,并对氧化铝过量时形成的沉淀的物相和形貌进行了简单的分析。结果表明,在830～890℃,x[LiF]=0～20%,x[KF]=0～20%范围内,氧化铝溶解度符合以下经验回归方程:S=-47.963+0.0102x[KF]-0.0642x[LiF]+0.0999t+1.34×10-3x[KF]2+1.63×10-4x[LiF]2-4.83×10-5t2,t 为温度。KF 对氧化铝的溶解具有促进作用,LiF对氧化铝的溶解具有抑制作用。根据所绘制的等效氧化铝溶解度图,建议进一步的研究应集中在x[KF]=4%～20%、x[LiF]=0～6%的电解质组分,温度为860～890℃。氧化铝在加入熔盐来不及溶解时会沉降在底部形成沉淀,沉淀的物相会随着LiF和KF含量的改变而发生改变,且氧化铝的形貌会由紧密堆积的片层状构成的颗粒状改变为杂乱无规则堆积的碎片状结构。最后,对在NaF-LiF-KF-AlF3(CR=1.3)低温熔盐体系中进行电解铝的各影响因素和可行性进行了研究,并对该低温熔盐体系进行工业化应用研究所需要面临的一些问题与挑战进行了简单的分析总结。结果表明:在电流不变时,极距越大,电解时的槽电压越大,电压越稳定,并在极距d=4 cm时电压波动较小,基本趋于稳定。考虑到电解质的稳定性、电解时槽电压的波动性和能耗等方面的因素,对NaF-LiF-KF-AlF3(CR=1.3)低温熔盐体系电解铝的研究应选择温度在860℃左右,电解质组分为x[KF]=4%～20%、x[LiF]=0～6%,且K和Li的含量不宜过高,极距控制在4 cm左右。此外,在对该体系进行工业化应用研究时需要注意一些突出的问题,如更多关于电解质的基础理化性质的研究、对生产工艺流程的优化完善、新型低温铝电解槽的设计开发等。

关键词： Na5Al3F14 电化学氧化铝溶解度低温铝电解

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LiF与KF对冰晶石熔盐体系初晶温度和Al2O3溶解度的影响的研究

LiF与KF对冰晶石熔盐体系初晶温度和Al2O3溶解度的影响的研究

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作者：郭丽莉东北大学

学位级别：硕士

由于国产氧化铝中杂质较多,特别是富含氧化钾和氧化锂。在铝电解生产过程中,使用此类型氧化铝作为原料的电解槽不断出现钾盐和锂盐的大量富集,使电解质中含有较高浓度的KF和***和LiF对电解质的初晶温度和A1203的溶解度有较大影响。因此... 详细信息

由于国产氧化铝中杂质较多,特别是富含氧化钾和氧化锂。在铝电解生产过程中,使用此类型氧化铝作为原料的电解槽不断出现钾盐和锂盐的大量富集,使电解质中含有较高浓度的KF和***和LiF对电解质的初晶温度和A1203的溶解度有较大影响。因此探索Na3A1F6-A1203-A1F3-KF-LiF-CaF2-MgF2熔盐体系电解质的初晶温度和A1203溶解度的变化情况,可为工业铝电解生产过程准确控制氧化铝浓度和过热度,稳定生产提供理论基础,这有利于实现更加高效和节能的铝电解生产过程。本课题根据单一变量的原则,分别研究电解质分子比,***2的添加量对电解质体系初晶温度的影响并应用最小二乘回归分析方法对数据进行处理,得到回归方程;同时研究保温时间、***的添加量以及温度对A1203溶解度的影响并应用最小二乘回归分析方法对数据进行处理,通过系统的研究表明：(1)分子比对初晶温度的变化有着明显的影响,随着分子比的增大,电解质的初晶温度升高。同时分子比一定时,在实验范围内,随着氟化锂、氟化钾、氟化钙和氟化镁含量的增加,均能降低冰晶石熔盐体系的初晶温度,并且氟化锂和氟化镁对初晶温度的降低作用强于氟化钾和氟化钙。(2)基于我国铝电解工业的现状,通过回归方程对分子比为2.2-3.0,氧化铝含量3%,CaF2含量0-5 wt%,MgF2含量O-5 wt%,LiF含量为0-7 wt%,KF含量为0-7wt%范围内的Na3A1F6-A1203-A1F3-CaF2-MgF2-LiF-KF熔盐体系的初晶温度进行了模拟,得到如下拟合公式：t/℃=1000.67-1.488[ExA1F3]-10.114[LiF]-3.119[KF]-0.717[CaF2]-7.92[MgF2] ＋0.1451[ExA1F3][LiF]＋0.1251[ExA1F3][KF]-0.0796[ExA1F3][CaF2] ＋0.0968[ExA1F3][MgF2]-0.1729[ExA1F3][ExA1F3]＋0.0293[LiF][LiF] ＋0.0416[KF][KF]-0.1325[CaF2][CaF2]＋0.005[MgF2][MgF2]其中,t为初晶温度,℃;各方括号内为各添加剂的质量百分含量,[ExA1F3]代表AlF3的质量百分含量,本拟合公式的相关系数为0.9876。(3)温度对氧化铝溶解度的变化有着明显的影响,随着温度的升高,熔盐体系的氧化铝溶解度逐渐增大。当温度一定时,在实验范围内,氟化钾能够增大熔盐体系的氧化铝溶解度,而氟化锂则会降低熔盐体系的氧化铝溶解度。(4)为了更好地研究***的共同作用,对实验测得的73组数据进行统计,并使用最小二乘回归分析方法对数据进行处理,得到氧化铝溶解度的拟合公式：S=151.46-3.224[LiF]+5.333[KF]-0.351 T-0.0114[LiF][KF] ＋2.995*10-3*[LiF]*T-5.416*10-3*[KF]*T＋9.56*10.3*[LiF][LiF] ＋0.0363[KF][KF]+2.079*10-4*T2该公式适用范围为：CR=2.4,0≤[LiF]≤6 wt%,0≤[Kf]≤6wt%, [CaF2]=3 wt%, [MgF2]=2 wt%。其中,t为熔盐温度,℃;各方括号内为各添加剂的质量百分含量。本拟合公式的相关系数为0.9563。

关键词：铝电解初晶温度氧化铝溶解度 LiF KF

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富Li、K工业铝电解质的物理化学性质研究

富Li、K工业铝电解质的物理化学性质研究

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作者：辛鹏飞中南大学

学位级别：硕士

铝工业的可持续发展急需开发低能耗、低污染的铝电解新技术。具有良好物理化学性质的电解质是新技术应用的基础。论文在863计划课题（2008AA030503）的资助下,结合现行工业铝电解质中Li、K共同存在的特点,研究Na3AlF6-5%CaF2-2%MgF2-3%A... 详细信息

铝工业的可持续发展急需开发低能耗、低污染的铝电解新技术。具有良好物理化学性质的电解质是新技术应用的基础。论文在863计划课题（2008AA030503）的资助下,结合现行工业铝电解质中Li、K共同存在的特点,研究Na3AlF6-5%CaF2-2%MgF2-3%Al203-x%AlF3-y%K3AlF6-z%LiF熔体初晶温度、氧化铝溶解度及密度的影响,获得了如下主要结果：（1） K3A1F6和LiF的添加有利于降低工业电解质熔体的初晶温度,钾盐和锂盐对熔体初晶温度的影响具共同作用。对于A1F3含量为11%,LiF含量分别为1%、0%的熔体,KR从3%增加到12%,其初晶温度分别降低26℃,27.4℃。而对于A1F3含量为11%,KR为6%、0%的熔体,LiF从0%增加到4%,初晶温度分别降低25.8℃、31.2℃。（2） K3A1F6有利于提高工业铝电解质中氧化铝溶解度,LiF的添加将降低电解质中氧化铝溶解度。熔体过热度增大能提高电解质中氧化铝的溶解度。925℃温度条件下,当LiF为1%、A1F3为13%时,KR从6%增加到12%,氧化铝溶解度从5.41%增加到5.87%;当KR为9%,A1F3为13%时,LiF含量从1%增加到4%,氧化铝溶解度从5.72%降低到5.02%。当LiF含量3%,KR6%,A1F39%,熔体过热度从10℃提高至22℃,氧化铝溶解度从5.06%提高到5.29%。（3）工业电解质熔体密度随着K3AlF6和LiF含量的增加而降低。940℃时LiF含量为3%的电解质熔体,KR从3%增加到12%,电解质密度从2.173g·cm-3降低到2.079g·cm-3。950℃条件下,KR值为6%时,LiF含量从1%增加至4%,电解质密度从2.159g·cm-3降低到2.114g·cm-3。

关键词： K3AlF6 LiF 初晶温度氧化铝溶解度密度

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LiF对铝电解质熔盐性质的影响

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冶金工程 2024年第2期11卷 92-100页

作者：乔荣来陈昌韩泽勋青铜峡铝业股份有限公司宁东铝业分公司宁夏灵武中南大学冶金与环境学院湖南长沙

铝电解质被誉为铝电解槽的“血液”,其熔盐物理化学特性,直接影响着铝电解工艺控制参数的设置、技术经济指标及其槽况等。本文针对我国部分铝电解槽电解质含锂现状,分别从铝电解质的初晶温度、氧化铝溶解度、密度等关键性质方面,详细阐... 详细信息

铝电解质被誉为铝电解槽的“血液”,其熔盐物理化学特性,直接影响着铝电解工艺控制参数的设置、技术经济指标及其槽况等。本文针对我国部分铝电解槽电解质含锂现状,分别从铝电解质的初晶温度、氧化铝溶解度、密度等关键性质方面,详细阐述了锂盐富集对电解质熔盐性质的影响,以期为富锂电解槽工艺参数的设置与优化提供理论基础与指导。

关键词：富锂电解质电解质性质初晶温度氧化铝溶解度密度

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