Определение скорости растворения первичного и вторичного глинозема методом хроновольтамперометрии в низкотемпературных электролитах системы KF-AlF3

Введение 3
1. Литературный обзор 4
1.1 Получение алюминия методом Эру-Холла 4
1.2 Получение и свойства глинозема 6
1.3 Питание электролизера глиноземом 11
1.4 Растворение глинозема 16
1.4.1 Методы определения концентрации глинозема в электролите 20
1.4.2 Влияние свойств глинозема на скорость растворения 23
1.4.3 Параметры электролиза, влияющие на скорость растворения глинозема 25
1.5 Стадии растворения глинозема 29
2. Методика определения концентрации глинозема методом хроновольтамперометрии 31
3. Экспериментальная часть 32
3.1 Оборудование для проведение лабораторных исследований 32
3.2 План реализации эксперимента 34
Заключение 39
Список сокращений 40
Список используемых источников 41

Весь текст будет доступен после покупки

С каждым годом наше понимание от том, что происходит в алюминиевом электролизере растет. Привлечение в металлургию многих наук, таких как: химия, физика, математика позволило не только повысить производительность металлургического производства, но и повысить экономические и технологические характеристики. Это не обошло стороной и питания электролизеров глиноземом.
Электролизеры очень чувствительны к составу и типу сырья, а также к способу его подачи. Скорость растворения глинозема в расплаве зависит не только от его физико-химических свойств, но и от способа его питания, конструкции и способа работы питателей, конструкции ванны.
На протяжении ста лет, опыт показал, что для усвоения глинозема в электролизере и производства алюминия, который имел бы необходимую чистоту с разумным расходным коэффициентом, качество глинозема должно характеризоваться, как минимум, двадцатью заданными химическими и физическими свойствами.
Выявлено, для того, чтобы избежать технологические нарушения, такие как анодный эффект, появление «конусов» на аноде, образование осадков и коржей, выделение перфторуглеродов при низких напряжениях на ванне, концентрация глинозема в электролите должна поддерживаться в диапазоне 2-4 мас. %.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор

1.1 Получение алюминия методом Эру-Холла

Алюминий – это металл, имеющий серебристо-белый цвет, характеризуется низкой температурной плавления равняющейся (+600 ?С) и сравнительно невысокой плотностью 2,7 г/см3. Из-за высокой химической активности он не встречается в природе в чистом виде, так как обладает сильными восстановительными свойствами. Для получения алюминия производство проходит три основных этапа. Первый этап – это добыча бокситов, которые содержат алюминий. Второй этап – это переработка бокситов в глинозём. Третий этап электролиз алюминия. В конце третьего этапа мы получаем первичный алюминий.
Первичный алюминий получают из глинозема с помощью электролиза по методу Холла-Эру. Данный процесс происходит в электролизерах, которые представляет собой ванну с расплавленным криолитом. В этом электрохимическом процессе электролитом является расплавленный криолит. Обычно длина электролизера составляет около 5-10 м. В роли катода в данном процессе является дно ванны электролизера, которое футеровано углеродными блоками.
Аноды представляют собой массивные угольные блоки, которые по мере их сгорания постепенно погружают в криолит. Именно поэтому нужно постоянно осуществлять замену угольных анодов, что составляет большую часть работы и расходов. В процессе электролиза криолит (Na3AlF6) практически не расходуется.
Постепенно загружая глинозем в электролизер сверху расплава, он начинает расплавляться. Температура в ванне электролизера составляет 950-970 °С. Начинает происходить образование и скапливание на дне ванны капли жидкого алюминия. Это и является первичным алюминием. Температура при которой расплавленный алюминий выходит из электролизера составляет около 900 °С.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Пат. 100081 Российской Федерации. Комплекс оборудования завода по производству алюминия / А.С. Норматович
2. Аннотация. Поведение глинозема в алюминиевых электролизерах / Л.А. Исаева, Ю.Г. Михалев, П.В. Поляков
3. Учебное пособие. Металлургия алюминия. Технология, электроснабжение, автоматизация / Г.В. Галевский
4. Сводная коллекция РГБ / Влияние катионного состава на физико-химические свойства расплавов для электролитического получения алюминия / диссертация кандидата химических наук А.П. Аписаров
5. Л. А. Исаева, П.В. Поляков. Глинозем в производстве алюминия электролизом / К: Издательский дом ОАО «БАЗ». 2000. 199 с.
6. В. Ю. Бузунов, Т. Д. Печерская, А. С. Таянчин, В. В. Чесняк. Влияние качества глинозема на технико-экономические показатели электролиза/ Сборник докладов XXXI международной конференции «ИКСОБА», XIX Международной конференции «Алюминий Сибири». 2013, с. 757 – 761.
7. F. Fortier, C. Homel, C. Gilbert, R. Gilbert. New method fоr tне selection оf sodium and calcium specifications in аlumina /Light Metals. 1995, p. 435-440.
8. Сираев Н.С. Влияние физико-химических характеристик глинозема на показатели работы алюминиевых электролизеров // Цветные металлы. 1986. №11. С. 37–41.
9. З. Н. Балашова, Л. С. Баранова, А. Г. Скрипник, В. И. Веретинский, В. И. Максимова. Влияние состава электролита на некоторые технико-экономические показатели процесса электролиза / Совершенствование производства алюминия на электролизёрах с обожжёнными анодами и алюминиевых полуфабрикатов. Сборник трудов ВАМИ. 1989, с. 28–34
10. О. И. Аракелян, А. А. Чистякова. Исследование фазового состава глинозема в электролитах алюминиевых ванн / Цветные металлы. 1961, №10, с. 64–68.
11. Н. С. Сираев, В. И. Овсянников, В. Г. Скоров, А. В. Грибанов, Г. В. Востокова. Использование слабопрокаленного глинозема при электролизе алюминия / Повышение эффективности и надёжности работы алюминиевых электролизёров. Сборник трудов ВАМИ 1988, с. 53–60.
12. И.Ю. Патрахин, Ю.Г. Михалев, Л.А. Исаева. Исследование поглощения влаги различными глиноземами при различной относительной влажности воздуха/ Алюминий Сибири-2003 г.: Сб. научн. статей // Красноярск: «Бона компани», 2003.с. 37–42.
13. И. Э. Венераки, И. С. Качановская, Г. Г. Топольницкий, К.С. Романько, В. С. Мельниченко. Исследование теплофизических характеристик промышленного глинозема / Цветные металлы. 1970, №5, с. 59–61.
14. Л. А. Исаева, П. В. Поляков. Текучесть глинозема с различными физико-химическими свойствами / Цветные металлы. 1996. №11, с. 33–35.

Весь текст будет доступен после покупки