відбувається за рахунок утворення плівки сполук З F. br/>
Конструкція електролітичних ванн
Електролізер має прямокутну форму. Зовні він укладений в металевий кожух. Внутрішня його футеровка виконана з вугільних плит і блоків. Подові блоки одночасно є катодом електролізера. Однак фактично катодні функції виконує шар розплавленого алюмінію, що осідає на подині, а катодні блоки працюють як струмопідведення. Глибина робочого простору ванни складає близько 0,5 м; занурення анодів в електроліт невелике, тільки частина їх знаходиться в розплаві. Струм підводиться до катода за допомогою залитих чавуном масивних сталевих стрижнів, підключений до негативного полюса джерела постійного струму. p align="justify"> Проходження по ланцюгу постійного струму супроводжується не тільки електрохімічними процесами, але і виділенням значної кількості тепла, яке підтримує температуру електроліту в заданих межах.
Найбільш висока температура розвивається поблизу анода, тобто в центральній частині електролізера. На ділянках із зниженою температурою електроліт твердне, утворюючи на бічних стінках гарнісажу, а на відкритій верхній поверхні - кірку. p align="justify"> Глинозем, необхідний для поповнення його убутку в електроліті, періодично або безперервно завантажують на поверхневу кірку, де він підігрівається. Подача свіжих порцій глинозему в електроліт проводиться шляхом пробивання спеціальним механізмом отвори в кірці, через яке дуже В«текучийВ» порошок глинозему швидко прокидається у ванну розплаву і розчиняється в ньому. p align="justify"> При концентрації глинозему в електроліті вище 1% напруга на ванні зазвичай не перевищує 4-4,3 В. Однак зниження вмісту А1203 нижче 1% веде до виникнення анодного ефекту, що характеризується різким зростанням напруги на ванні до 30 -40 В і підвищенням витрати електроенергії. Внаслідок розігріву електроліту швидше починають витрачатися аноди і інтенсифікується випаровування складових електроліту. Добавка нових порцій глинозему припиняє анодний ефект. p align="justify"> Крім періодичних коливань вмісту А1203 в електроліті, викликаних принциповими особливостями роботи алюмінієвих електролізерів та умовами їх обслуговування, спостерігаються постійні зміни складу криолитового розплаву. Причинами цього є наступні: виборче поглинання вугільної футеровкою фтористого алюмінію, особливо в перші місяці роботи електролізних ванн; втрати A1F3 і NaF в результаті їх улетучивания; взаємодія кріоліту з домішками (Si02, Na20, Н20), що потрапляють в електроліт з глиноземом і фтористими солями, приводить до розкладання електроліту і збагаченню його фтористим натрієм.
Останній фактор пов'язаний з протіканням наступних реакцій:
Na3AlF6 + 3Na20 = A1203 + 12NaF;
Na3AlF6 + 3Si02 = 2A1203 + 12NaF + 3SiF4; 2Na3AlF6 + 3H20 = A1203 + 6NaF + 6HF.
Зміна складу електроліту із зазначених вище причин визначає необхідність його періодичного коригування до оптимального складу шляхом добавки відповідних фтористих солей.
Сучасні алюмінієві електролізери працюють при анодній щільності струму в межах 0,6-1,1 А/см2.
Як і будь електрохімічний процес, електроліз алюмінію в розплавлених електролітах підпорядковується закону Фарадея, згідно з яким теоретично для виділення 1 благаючи алюмінію, рівного 27: 3 ^ = 9 г, потрібно 26,8 А * год електрики, або 1 А-ч виділяє 0,336 г алюмінію. Величина 0,336 г/(А-ч) називається електрохімічним еквівалентом алюмінію. p align="justify"> На практиці не весь струм, що подається в ванну, витрачається на виділення алюмінію; частина струму витрачається на побічні процеси. До пониження виходу по струму призводить зміна складу електроліту в бік збільшення в ньому концентрації, як фтористого натрію, так і фтористого алюмінію. Підвищений вміст NaF робить можливим частковий розряд на катоді іонів натрію, а приріст концентрації A1F3 сприяє підвищенню розчинності алюмінію в електроліті. p align="justify"> Коефіцієнт використання струму або вихід по струму (т] т) в значній мірі залежить від якості обслуговування електролізних ванн і дотримання режимних параметрів. На сучасних алюмінієвих заводах вихід по струму коливається в межах 80-92%. p align="justify"> Вихід по струму і напруга на ванні, що змінюється на практиці в межах 4,1-4,5 В, визначають витрата технологічної електроенергії.
Напруга на алюмінієвому електролізері складається з ряду величин і може бути виражена такою формулою:
= Ev-f-Dpi-f-IURi,
де Ер - напруга розкладання А1203 (~ 1,6 В); Dpi-падіння напруги в електроліті; I2, Ri - падіння напруги в електродах, провідниках струму і контактах (1,4 B). В
Рис. 9. Схема електролізної ванни для отримання алюмінію: 1 - кожух; 2 - бічні вугільні плити...
