Состав промышленного электролита

В промышленном электролите всегда присутствует фтористый кальций CaF₂, снижающий температуру плавления и уменьшающий потери алюминия.

Электролит в расплавленном состоянии диссоциирует на ионы: положительно заряженные ионы (катионы) разряжаются на катоде, отрицательные ионы (анионы) на угольном аноде. Основной процесс на катоде – восстановление трёхвалентного алюминия:

Al ³⁺ +3e =Al

Назначение:

• служит для прохождения электрического тока от анода к катоду;

• растворение глинозёма;

• физическое разделение катодного алюминия и выделяющегося на аноде СО и СО₂.

Требования к электролиту:

• минимальное содержание примесей Fe, Si, Zn, Cu и др., которые, снижают сорт AL.

• электролит должен хорошо, без осадка растворять глинозём;

• плотность электролита должна быть, как можно меньше плотности алюминия;

• электролит должен иметь хорошую электропроводность и низкую температуру плавления. При снижении температуры электролита – плотность его повышается, при повышении температуры электролита – плотность его снижается.

Состав электролита:

• Na₃ALF₆ – криолит до 85%;

• AL₂O₃ – глинозём 2 – 8% при поточной обработке, 2 – 4% при АПГ;

• ALF₃ – фтористый алюминий до 10%;

• CaF₂ – фтористый кальций до 7,5%.

Плотность промышленного электролита при температуре технологического процесса (950–960 градусов С) составляет 2,1 г/см³ (жидкое состояние), при температуре 20 градусов С – 2,9 г/см³ (твёрдое состояние).

Плотность алюминия при температуре технологического процесса (950–960 градусов С) составляет 2,3 г/см³ (жидкое состояние), при температуре 20 градусов С – 2,7 г/см³ (твёрдое состояние).

Температура плавления алюминия – 660 градусов С, температура кипения алюминия – 2500 градусов С.

Криолитовое отношение электролита

Молярное отношение 3NаF к ALF₃ называется криолитовым отношением.

КО = 3NaF/ALF₃

Внешние признаки проб электролита на КО

Цвет пробы	Электролит	КО, значение
Белая	Кислый (с избытком ALF3)	меньше 3
Матовая белая	Нейтральный	3
Голубая	Щелочной (с избытком NaF)	больше 3

На электролизёрах с СОА (корп. № 1 – 6, № 9 – 23) КО = 2,30, на электролизёрах с ОА (корп. № 7,8,26) КО = 2,30 – 2,32. При снижении КО электропроводность электролита ухудшается.

Глинозём (al2o3)

Назначение: основной расходный материал, который растворяется в электролите, подвергается электролитическому разложению с получением алюминия и анодных газов, предназначен для теплоизоляции и герметизации электролизёра, находясь на корке электролита. Укрывает ОА, предотвращая их окисление, является адсорбентом фторидов в «сухой» газоочистке.

Виды глинозёма:

• песчаный глинозём;

• мучнистый глинозём;

• фторированный глинозём (поступает с 1–й ступени сухой газоочистки).

Глинозём получают из руд, содержащих глинозём – бокситов, нефелинов, алунитов и др. Для производства алюминия применяют глинозём высших марок: Г – 000, Г – 00, Г – 0.

Требования к глинозёму:

• хорошая растворимость в электролите, без образования осадка;

• минимальное содержание вредных примесей, снижающих сорт алюминия;

• низкая степень пыления, т.е. минимальное содержание мелкой фракции;

• хорошая текучесть (глинозём приходиться транспортировать – «раскачивать» в узлы заправки, загружать в бункера АПГ). Типичный диапазон содержания фракций:

• – 45 мкм: 5 – 30 % (может достигать 50%);

• + 150 мкм: 1 – 6 % (может достигать 30%).

Расход глинозёма в ОАО «РУСАЛ Красноярск»: 1930±30 кг для производства 1 тонны алюминия.