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在工業(yè)制鋁過(guò)程中,冰晶石(化學(xué)式為Na3AlF6)扮演著至關(guān)重要的角色。以下是冰晶石在制鋁工藝中的具體作用:
1. 助熔劑:冰晶石作為電解鋁的熔劑,能夠有效地熔解氧化鋁。由于氧化鋁的熔點(diǎn)非常高(約2050℃),直接電解氧化鋁是不現(xiàn)實(shí)的。冰晶石與氧化鋁混合后,可以形成低熔點(diǎn)的混合物,使得電解過(guò)程可以在相對(duì)較低的溫度(約950℃970℃)下進(jìn)行。
2. 提高電解效率:在電解溫度下,冰晶石氧化鋁熔體的密度比鋁液密度要小10%。因此,電解出來(lái)的鋁液能夠順利沉積在電解槽的陰極上,從而提高電解效率。
3. 保持電解質(zhì)的穩(wěn)定性:冰晶石在高溫和酸性環(huán)境下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,不易分解、不揮發(fā)、不潮解,這保證了電解過(guò)程的穩(wěn)定性和鋁的高純度。
4. 降低能耗:由于冰晶石的熔點(diǎn)低于鋁,電解過(guò)程中可以顯著降低能耗,節(jié)約電力。
5. 防止鋁被氧化:在電解過(guò)程中,熔融的冰晶石浮在鋁液上面,可以起到防止鋁被空氣氧化的作用。
綜上所述,冰晶石在工業(yè)制鋁中起到了助熔、提高電解效率、保持電解質(zhì)穩(wěn)定性、降低能耗以及防止鋁被氧化等多重作用,是現(xiàn)代電解鋁工藝中不可或缺的重要物質(zhì)。
工業(yè)上冶煉金屬鋁時(shí)加入冰晶石(Na3AlF6)的原因主要有以下幾點(diǎn):
1. 降低熔點(diǎn):氧化鋁(Al2O3)的熔點(diǎn)非常高,約為2045攝氏度,直接熔化氧化鋁需要消耗大量的能源。而冰晶石的熔點(diǎn)較低,大約在1000攝氏度左右,加入冰晶石后,氧化鋁的熔點(diǎn)可以降低到1000度左右,從而減少熔化過(guò)程中的能源消耗。
2. 提高電解效率:在電解氧化鋁制鋁的過(guò)程中,加入冰晶石可以降低電解溫度,使電解過(guò)程更加高效。冰晶石在電解溫度下不分解,并且具有良好的流動(dòng)性,有利于電解反應(yīng)的進(jìn)行。
3. 促進(jìn)氧化鋁溶解:氧化鋁在冰晶石中可以溶解,形成冰晶石和氧化鋁的熔融體。這樣,氧化鋁中的鋁離子和氧離子可以自由移動(dòng),有利于電解反應(yīng)的進(jìn)行。
4. 防止氧化鋁分解:在高溫條件下,氧化鋁容易分解成氧化鋁和氧氣。加入冰晶石可以抑制氧化鋁的分解,提高電解過(guò)程中的鋁產(chǎn)量。
5. 降低電解槽的腐蝕:在電解過(guò)程中,氧化鋁與電解槽的電極材料(如碳?jí)K)會(huì)發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致電解槽的腐蝕。加入冰晶石可以降低電解槽的腐蝕程度,延長(zhǎng)電解槽的使用壽命。
總之,加入冰晶石在工業(yè)上冶煉金屬鋁具有降低熔點(diǎn)、提高電解效率、促進(jìn)氧化鋁溶解、防止氧化鋁分解和降低電解槽腐蝕等多重作用,有利于提高鋁的生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。