铝电解槽中沉淀的形成及分析

现代铝工业生产普遍采用自动点式下料器，按照一定的程序有规律地向槽内添加氧化铝，但由于氧化铝的粒径等级不同，有的氧化铝来不及溶解就沉淀到槽底。又由于电解槽的出铝、熄灭阳极效应、更换阳极、提升阳极框架等原因，也造成氧化铝的沉淀。这些沉淀有的随着槽内循环的铝液被带出继续溶解，而有的就与电解质、铝液一起凝结成块，变成硬沉淀而沉积在槽底，这对电解槽的生产是不利的。通过X射线衍射对沉淀样品进行了分析。 1沉淀的形成 冰晶石是氧化铝较好的溶剂，当AL2O3在冰晶石溶液中溶解时，发生了生成某种络合物（即铝氧氟络合物）的反应。AL2O3在冰晶石里的溶解过程可分为两步：第一步是AL2O3晶体受侵蚀的反应，即：AL2O3（晶体）＋6F-=3O2-(1)+2ALF3(1)其中O2-或者是游离的，或者与来自AL2O3的铝离子松弛结合。第二步是生成氧氟络合离子：O2-（1）＋ALF3＝A;OF32-(1)或O2-(1)+ALF3+2F-=ALOF54-(1)

由于氧化铝有较大的表面张力（～450mm/N），能够聚集在液态铝和冰晶石一氧化铝融体之间的表面（2），这有利于氧化铝的溶解，但氧化铝又能够克服这种表面张力而沉到铝液层之下。徐君莉等人利用透明石英槽研究了氧化铝在冰晶石融盐中的溶解行为，并用摄像机拍摄了氧化铝溶解的过程，使氧化铝的溶解行为变得更直观。氧化铝加入到电解槽中，首先是快速溶解，然后由于电解质冷凝效应而使溶解速度下降，其中一部分与电解质形成结块。加入到电解槽中的氧化铝的容积密度是1.0g/cm3（大约25%体积的氧化铝的75%体积的空气）（4.5）这样低的密度就会有部分氧化铝没有立即沉到槽底，熔融的冰晶石与其形成结块。随着电解的进行，结块可以继续溶解，而没有溶解的结块就沉到槽底。

沉淀是指沉积在阴极及内衬上的含有不溶氧化物电解质的堆积物。在电解过程中，由于要不断地向电解质溶体中添加氧化铝，而加入的氧化铝不能及时完全溶解，有一部分粘着一些冰晶石沉积到槽壁附近的槽底上，这些沉淀开始时比较软，随着时间的延续，软沉淀的数量不断的增加，并逐步的结晶和硬化，就形成了硬沉淀。沉淀过量会改变阳极效应系数，也会使金属层不稳定，对电解槽的操作是不利的。沉淀在槽底