Skip to main content

Banery wysuwane

pomarańczowa, liternicza okładka seryjna
Wpływ przewodnictwa elektronowego w roztworach NaF-AlF3-Al2O3-Al na wydajność prądową procesu elektrolizy aluminium

Product category
Nauki chemiczne » Chemia fizyczna
Nauki fizyczne
ISSN
0867-6631
Publication type
monografia
Format
B5
Binding
miękka
Number of pages
168
Publication date
2008
Description

We wstępie pracy omówiono zjawiska na granicy międzyfazowej aluminium/elektrolit związane z oddziaływaniem ciekłego aluminium z elektrolitem NaF-AlF3-Al2O3 i wpływem rozpuszczonego metalu na wydajność prądową procesu elektrolizy metodą Halla–Heroulta. Następnie przedstawiono wyniki pomiarów przewodnictwa elektronowego elektrolitów kriolitowych techniką elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS – Electrochemical Impedance Spectroscopy). Stwierdzono, że w wyniku kontaktu elektrolitów NaF-AlF3-Al2O3 nas. z ciekłym aluminium następuje wzrost całkowitego przewodnictwa elektrycznego roztworu. Rozpuszczony metal powoduje powstanie składowej elektronowej przewodnictwa i podwyższenie konduktywności elektrolitu. Przewodnictwo elektronowe maleje ze wzrostem zawartości nadmiaru AlF3 (zmniejszanie liczby kriolitowej – LK) oraz przy obniżaniu temperatury. Dodatki fluorków CaF2, LiF i MgF2 powodują obniżenie przewodnictwa elektronowego elektrolitów w całym zakresie badanych temperatur. Najsilniejsze działanie obniżające składową elektronową ma dodatek LiF. Istnienie w przestrzeni międzyelektrodowej pomiędzy anodą a katodą gradientu rozpuszczonego metalu wymagało zastosowania modelu przybliżającego warunki panujące w elektrolizerze przemysłowym, w celu oceny wpływu przewodnictwa elektronowego na wydajność prądową (CE) procesu elektrolizy. Uzyskano bardzo realistyczne wartości w porównaniu z wynikami badań laboratoryjnych i przemysłowych, jakkolwiek model nie uwzględnia innych, poza przewodnictwem elektronowym, czynników powodujących straty CE. Wydajność prądowa rośnie wraz ze spadkiem temperatury, wzrostem zawartości AlF3 (obniżaniem LK), wzrostem gęstości prądowej i odległości międzyelektrodowej. Stwierdzono istnienie związku przyczynowo-skutkowego pomiędzy przewodnictwem elektronowym a CE, polegającego na tym, że zwiększenie zawartości AlF3 powoduje zmniejszenie rozpuszczalności metalu w elektrolicie i spadek aktywności sodu, w wyniku czego obniża się przewodnictwo elektronowe, a w ostatecznym efekcie następuje wzrost wydajności prądowej. Wyniki obliczeń zużycia energii elektrycznej oraz związanych z nią kosztów produkcji aluminium wskazują, że przewodnictwo elektronowe w elektrolicie prowadzi do niekorzystnego (nawet kilkuprocentowego) wzrostu tych istotnych w procesie elektrolizy parametrów. W celu zmniejszenia przewodnictwa elektronowego należy prowadzić proces elektrolizy przy jak najniższych temperaturach, w elektrolitach o możliwie najniższych (z punktu widzenia technologii) liczbach kriolitowych i z kilkuprocentowymi dodatkami fluorków CaF2, MgF2 oraz LiF.


Wydawnictwa nie prowadzą sprzedaży książek z serii "Rozprawy Monografie". Zainteresowanych prosimy o kontakt z ich autorami.

Contents

Streszczenie  17
Summary  18
1. Wprowadzenie  11
2. Oddziaływanie pomiędzy aluminium i elektrolitem – przegląd literaturowy zagadnienia  13
2.1. Zjawiska na granicy międzyfazowej aluminium/elektrolit  15
2.2. Rozpuszczalność aluminium w elektrolicie  20
2.3. Przewodnictwo elektronowe w roztworach kriolitowych  28
2.4. Wpływ rozpuszczonego metalu na wydajność prądową elektrolizy  40
2.4.1. Mechanizm i kinetyka strat aluminium  50
2.4.2. Modele rozkładu stężenia rozpuszczonego metalu w przestrzeni międzyelektrodowej  56
3. Cel pracy  60
4. Badania przewodnictwa elektronowego w roztworach NaF-AlF3-Al2O3-Al  61
4.1. Część doświadczalna  61
4.1.1. Metodyka i aparatura pomiarowa  61
4.1.2. Materiały do badań  76
4.2. Wyniki pomiarów i ich omówienie  85
5. Ocena wpływu przewodnictwa elektronowego na wydajność prądową procesu elektrolizy  131
5.1. Założenia modelu matematycznego  131
5.2. Wyniki obliczeń i ich omówienie  136
6. Wnioski  159
Literatura  161

Price
0.00
In order to arrange international shipping details and cost please contact wydawnictwa@agh.edu.pl