1.3 Температура плавления.

В первом приближении электролит можно представить в виде смеси - - . Однако в пусковой период в электролите алюминиевых электролизеров имеется избыток фторида натрия. Поэтому в общем случае электролит следует представлять не как тройную систему - - , а как взаимную тройную систему

(1)

Как видно, в электролите образуется новое химическое соединение - алюминат натрия, отличное от остальных компонентов системы по своим кристаллооптическим характеристикам.

Получающаяся система состоит из четырех веществ, но независимых составляющих в ней только три, поэтому система трехкомпонентная. В отличие от обычных тройных систем в ней протекает реакция взаимного обмена, а такие системы называются взаимными .

Существование конгруэнтных химических соединений и позволяет разбить систему (1) на несколько частных:

• тройную систему - - ; (2)

• тройную взаимную систему ; (3)

тройную систему - - ;

Температурный интервал последнего соединения очень узкий, при высоком содержании фторида алюминия в расплаве выше 50 % давление насыщенного пара возрастает настолько сильно, что изменения температуры кристаллизации затруднены.

1.4 Плотность.

Важным свойством электролитов является плотность. В системе - (рис.1) с ростом концентрации глинозема плотность монотонно понижается.

Рис.1. Изотермы плотности расплавов системы - .

В системе - - плотность понижается в сторону увеличения содержания и от . Плотность необходима для оценки границы раздела электролит - металл. Для максимального разделения фаз необходимо, чтобы плотность металла была во много раз больше чем электролит. Так при температуре 960 плотность алюминия , а плотность электролита 2,02 - 2,05 . Из чего ясно, что алюминий будет осаждаться на подине ванны, а сверху будет находиться электролит. В твердом состоянии при комнатной температуре наоборот, плотность металла составляет 2,6996 г/см³, а электролита 2,948 г/см³. Поэтому в обычных условиях, когда происходит кристаллизация во всем объеме электролита, общая плотность смеси жидкой и взвешенной в ней твердой части электролита оказывается больше плотности металла, который сплывает на поверхность ванны. Это может произойти во время отключения электроэнергии, когда происходит охлаждение электролита. И приводит к прекращению расслаивания металла и электролита .

Плотность электролита понижается с добавками , , и . Хлорид натрия оказывает наибольший эффект. Это понижение плотности может быть объяснено увеличением объема с внедрением иона в расплав и относительно высокой температурой по сравнению с температурой первичной кристаллизации соответствующей смеси .

Введение и оказывает меньшее влияние на плотность смеси. Это, вероятно, обусловлено тем, что при высоких концентрациях криолита молярный объем определяется комплексными ионами .

Влияние и на плотность очень мало. Плотность электролита значительно повышается с введением .

1.5 Вязкость.

Вязкость электролита - имеет существенное значение, так как от нее зависит скорость диффузии компонентов электролита, полнота отделения от него металла, удаление анодных газов и другие процессы, сопровождающие электролиз.

Исследования вязкости расплавленных смесей фторидов натрия и алюминия показывают, что увеличение содержания в этих смесях от чистого до криолита значительно повышает вязкость расплава. Максимум вязкости отвечает криолиту, далее происходит резкое снижение.

Вязкость криолитовых расплавов возрастает под влиянием фтористых кальция и магния, но снижается при введении .

Например: Если вязкость чистого электролита 2,8 (Т=1000 ), то при введении добавки 10 % (по массе) она возрастает до 3 . На вязкость электролита влияет концентрация глинозема, который растворен в электролите. При 10% (по массе) в криолите вязкость увеличивается до 3,8 . Вязкость промышленных электролитов равна 3,25 - 3,4 (К.О. = 2,7 - 2,5; 5% Т=1000 ). В системе - (рис.2) вязкость повышается с ростом концентрации глинозема .

Рис.2. Изотермы вязкости расплавов систем - .