Определение скорости растворения первичного и вторичного глинозема методом хроновольтамперометрии в низкотемпературных электролитах системы KF-ALF3-LiF

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Литературный обзор 4
1.1 Получение алюминия методом Эру-Холла 4
1.1.2 История 4
1.1.3 Электролитический процесс Эру-Холла 6
1.2 Получение и свойства глинозема 7
1.2.1 Метод Байера 8
1.2.2 Способ спекания 13
1.2.3 Получение глинозема из нефелинов 15
1.2.4 Физико-химические свойства глинозёма. 16
1.3 Влияние глинозема на процесс получения алюминия 20
1.4 Растворение глинозема 25
1.4.1 Методы определения концетрации глинозема в электролите 28
1.4.1.1 Методы определения концентрации Al2O3 28
1.4.1.2 Классификация электрохимических методов. 29
1.4.3 Параметры электролиза, влияющие на скорость растворения глинозема 36
2. Методическая часть 42
2.1 Методика определения концентрации глинозема методом хроновольтамперометрии 42
2.1.2 Хроновольтамперометрия 42
3. Экспериментальная часть 44
3.1 Оборудование для проведения лабораторных исследований 44
3.2 План реализации эксперимента 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 52

Весь текст будет доступен после покупки

Глинозём является основным сырьем для производства алюминия в электролизёрах. Технико-экономические показатели электролиза зависят от физико-химических свойств глинозёма, технологии его загрузки, газогидродинамики и магнитогидродинамики электролизёра и его энергетического режима.. Процессы переноса связываются с конвекцией в электролите и распределением глинозёма в электролизёре. Приводится информация о формировании укрытия электролизёра и свойствах
С течением времени наше понимание того, что же происходит в алюминиевом электролизере, непрерывно обогащается. Привлечение в металлургию многих наук: физики, химии, математики позволили не только переосмыслить процессы, происходящие в электролизере, но и повысить производительность аппарата, улучшить технологические и экономические характеристики. Сказанное коснулось и питания электролизеров основным сырьем – глиноземом.
Электролизер крайне чувствителен к составу и типу сырья, способу его введения и созданных гидродинамических условий. В частности, скорость растворения глинозема в расплаве зависит не только от его физикохимических свойств и технологических параметров электролиза, но и от условий конвективного массопереноса, то есть от способа питания, конструкции и программы работы питателей, конструкции ванны.
Более чем столетний опыт показал, что качество глинозема должно характеризоваться, по меньшей мере, двадцатью заданными химическими и физическими свойствами, чтобы он усваивался в электролизере и производился бы алюминий требуемой чистоты с разумными расходными коэффициентами.
Установлено, что концентрация глинозема в электролите должна поддерживаться в диапазоне 2-4 мас.%, в частности, чтобы исключить появление таких технологических нарушений, как анодный эффект, образование осадков и коржей, появление «конусов» на аноде, выделение перфторуглеродов при низких напряжениях на ванне (ниже 5В) и др.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Литературный обзор

1.1 Получение алюминия методом Эру-Холла

Процесс Эру-Холла - современный способ получения алюминия. Характеризуется он удельной производительностью (около 1 кг/м2 *ч), большой энергоемкостью и имеет неудовлетворительные экологические показатели.
Удивительные или редкие физические и химические свойства алюминия проявляют устойчивый рост его производства и потребления. Неотъемлемые особенности процесса Эру-Холла, господствующего в производстве алюминия:
1. Высокий удельный расход энергии (около 15 кВт*ч/кг Al), что в условиях складывающегося в мире дефицита энергии крайне нежелательно.
2. Низкий энергетический КПД, как правило, не превышающий 45 %.
3. Низкая производительность. Для удовлетворения мировой потребности в металле, необходимо десятки тысяч электролизеров.
4. Многочисленность и относительно большие габариты аппаратов, которые порождают экологические проблемы и высокие трудозатраты.
5. Питание электролизера высококачественным дорогим сырьем (глинозем, углерод, электроны).
При плавке алюминия, включающийся в себя, оксид алюминия (глинозем, получающийся из бокситов, основной руды алюминия, благодаря процессу Байера), процесс Эру-Холла считается главным промышленным процессом в расплавленномкриолитеиэлектролизомванны расплавленной соли, в специальной ячейке. Применяется он в промышленных масштабах, происходя при температуре 940-980 C°, давая 99,5-99,8% чистогоалюминия. При вторичном алюминии электролиз не требуется, и поэтому он в процессе его нет. Этот процесс способствует изменению климатаза счет выделениядвуокиси углеродав результате электролитической реакции. [2]

Весь текст будет доступен после покупки

1. Beck T.R. Production of aluminum with low temperature fluoride melts / T.R. Beck // Light Metals 1994. – P. 417 - 423.
2. Грйотейм, У. и Кванде, Х., Введение в электролиз алюминия. Понимание процесса Холла – Херу, Aluminium Verlag GmbH, (Германия), 1993, стр. 260.
3. Прасад, Шива (май – июнь 2000 г.)."Исследования процесса электрохимического извлечения алюминия Холла-Эру". Журнал Бразильского химического общества. 11 (3): 245–251.doi:10.1590/S0103-50532000000300008.
4. Пат. 100081 Российской Федерации. Комплекс оборудования завода по производству алюминия / А.С. Норматович.
5. Лайнер А. И. Производство глинозема / Лайнер Ю. А. - М.: Высш. шк., 1961. – 314с.
6. 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.
7. K. Grotheim, H. Kvande. Introduction to Aluminium Electrolysis. AluminiumVerlag. Dusseldorf. 1993, p. 61–87.
8. S. J. Lindsay. SGA requirements in coming years / Light Metals. 2005. p. 117 – 122.
9. H. P. Hsieh. Study of alumina behavior in smelting plant storage tanks /Light Metals 1984, p. 287–304.
10. A. N. Carruthers. Segregation in flat bottomed alumina silos /Light Metals. 1987, p. 151–156.

Весь текст будет доступен после покупки