мано з однієї ванни 8 кг металевого алюмінію. Це поклало початок нашої алюмінієвої промисловості. p align="justify"> У 1931 р. був організований науково-дослідний інститут алюмінієво-магнієвої промисловості (ВАМИ), в 1932 р. пущений Волховський, а в 1933 р. - Дніпровський алюмінієві заводи. З тих пір алюмінієва промисловість стала бурхливо розвиватися в різних районах країни. p align="justify"> глинозем електролітичний ванна реакція
Електролітичне отримання алюмінію
У зв'язку з тим, що алюміній у ряді напруг знаходиться серед найбільш електронегативних металів, його електролітичне отримання можливе тільки з електролітів, що не містять у своєму складі більше електропозитивних в порівнянні з алюмінієм іонів. До таких електролітів належать сольові розплави, містять катіони лужних і лужноземельних елементів і які мають досить гарну розчинність глинозему. p align="justify"> Основою сучасного промислового електроліту, використовуваного в усьому світі, є система кріоліт - глинозем (Na3AlF6-А1203), компоненти якої плавляться відповідно при 1100 і 2050 В° С. В системі визначена евтектика з вмістом 10% AI2O3 (температура плавлення 968 В° С). Збільшення вмісту глинозему від 0% ДО евтектичній точки знижує температуру плавлення сплаву. Подальше навіть незначне підвищення концентрації глинозему викликає різке підвищення плавкості бінарного електроліту. p align="justify"> При температурі близько 1040-1050 В° С розчинність глинозему в кріоліті становить приблизно 15%.
Вживаний в даний час для електролізу алюмінію електроліт складається з збагаченого фтористим алюмінієм кріолітогліноземного розплаву з кріолітовий ставленням 2,5-2,9. Для зниження температури плавлення електроліту, збільшення його електропровідності, покращення змочуваності електролітом анода і надання йому ряду інших властивостей в електроліт вводять різні добавки в кількості, що не перевищує сумарно 6-10%. В якості добавок зазвичай використовують CaF2, LiF, MgF2, і NaCl. Обмеження вмісту добавок у промисловому електроліті обумовлено пониженням розчинності А1203 при їх введенні. p align="justify"> Зміст основних компонентів у промисловому електроліті коливається в наступних межах,%: Na3AlF6 75-90; A1F3 5-12; CaF2 2-10; А1203 1-10.
Оптимальна температура електроліту в нормально працюючому електролізері коливається від 950 до 970 В° С. При цих температурах максимальна розчинність А1203 в електроліті зазначеного складу становить 8-10%. p align="justify"> У процесі електролізу глинозему його концентрація в електроліті безперервно знижується до гранично допустимої (близько 1%). Збіднення електроліту глиноземом призводить до зниження в'язкості електроліту, деякого зменшення його щільності і погіршення смачиваемости анода розплавом. Останнє при досягненні мінімально допустимого вмісту А1203 призводить до порушення технологічного режиму. p align="justify"> Спад глинозему в електроліті періодично або безперервно поповнюють.
Щільність кріоліту, алюмінію і глинозему в твердому стані відповідно дорівнює 2950, ​​2700 і 3900 кг/м3. При робочих температурах в електролізерах щільність розплавленого алюмінію знижується до 2300, а електроліту майже до 2000 кг/м3. Це, незважаючи на незначну різницю щільності (близько 10%), забезпечує утримання одержуваного при електролізі алюмінію на подині електролізера під шаром електроліту. Зменшенню різниці щільності електроліту і алюмінію сприяють зниження температури процесу і в деякій мірі зменшення вмісту в розплаві А1203. При істотному зниженні робочої температури можливо спливання алюмінію на поверхню, що призводить до порушення процесу електролізу. p align="justify"> При проведенні процесу електролізу алюмінію необхідно враховувати також летючість компонентів криолитового розплаву, яка призводить до втрати A1F3 і NaF.
Розплавлений електроліт в робочому стані являє собою складний за складом розплав, що складається з численних іонів, що утворюються при електролітичній дисоціації його компонентів. Відповідно з величинами потенціалів розряду в процесі електролізу кріолітогліноземного розплаву за спрощеною схемою на електродах розряджаються іони А13 + і О2-, що утворюються при електролітичній дисоціації розчиненого в електроліті глинозему. Отже, кінцеві результати електрохімічного процесу можуть бути описані такими реакціями:
на катоді 2А13 + +6 е = 2А1;
на аноді 302 - 6е = 30.
Вирізняється на аноді атомарний кисень тут же вступає у взаємодію з вугільним анодом і спалює його з утворенням суміші СО + СО2. Це призводить до поступового витрачання анода. Газові бульбашки при хорошому змочуванні анода електролітом як би змиваються циркулюючим розплавом. У міру зниження в електроліті концентрації глинозему змочуваність анода розплавом погіршується і газові бульбашки починають закріплю...
