电解法制铝

电解法制铝

1, 原料:纯净的Al2O3

纯净的Al2O3的熔点很高(约2045 ℃),很难熔化.用熔化的冰晶石Na3AlF6可以做熔剂,使Al2O3在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和Al2O3的熔融体,然后进行电解.

2,设备: 铝电解槽

石墨做阳极，铁质槽壳做阴极，电解在1273K下进行

3,原理:

在熔化条件下: 2Al2O3 = 2Al3 3O2-

阴极:4 Al3 12e- = 4 Al

阳极:6

总反应式: 2Al2O3= 4Al 3 O2↑

4,电解过程中定期补充碳块和Al2O3

5,冰晶石-Al2O3的熔融体的密度小于液态铝的密度,液态铝积存在槽底,可以定期汲出.

熔盐电解法制锂(production of metallic lithi-um by molten salt electrolysis)是指氯化锂-氯化钾低共熔混合物经熔盐电解在电解槽阴极上析出金属锂的过程。它是20世纪90年代工业上生产金属锂的唯一方法。

常见的锂电解槽有圆形和矩形两种结构形式。一般工业电解槽的槽体都用钢板焊成，内衬耐火砖用石墨作阳极，用低碳钢作阴极。在阴、阳极之间用隔膜分开。隔膜材料有不锈钢、铝刚玉(Alundum)、滑石、耐火材料等。隔膜的作用是阻止反应产物氯气与金属锂混合和再化合，以提高电流效率。

国际上采用的锂电解槽有戴维斯(Dagussa)型电解槽、美国型电解槽和法国密封式电解槽三种类型。戴维斯型电解槽有1000A小型电解槽和30000A大型电解槽两种。小型锂电解槽是用耐火砖衬里的圆柱型槽，石墨制成的阳极由槽底伸入，钢板制成的阴极由槽顶插入。大型锂电解棺的槽体由钢板焊成，用耐火砖衬里，由槽底伸入四个圆柱形石墨阳极，槽侧面引入四个围绕阳极的钢筒阴极。美国型锂电解槽是根据贡茨的专利改进的。槽体由钢板焊成。槽的外壁和底部用气体火焰加热，以保持电解质熔融。由槽顶插入五根垂直安放的石墨阳极，由低碳钠制成的阴极固定在槽底。法国密封式锂电解槽的特点是阴极产出的金属锂在特殊的收集器中收集，完全避免与空气或氯气接触，可获得纯度99.9%的金属锂，直接供化学电池及原子能工业使用。其槽体为双层壁，由不锈钢焊成，圆简型阴极焊接在槽底，石墨阳极由槽顶插入。阴极顶部装有固定在槽盖上的金属锂收集器。

中国采用的工业锂电解槽有双层不锈钢结构，耐火砖衬里结构和石墨衬里、耐火砖保温层的无隔板结构三种槽型。后两种锂电解槽都是非密闭的，阳极产物——氯气不经过回收处理。阴极用不锈钢制成，阳极用石墨制成，阴极和阳极都从槽的上部插入槽内电解质中，石墨阳极置于槽中心位置，两个不锈钢阴极置于阳极的两侧。这种上插式电极的锉电解槽，虽然电极的拆卸、检修、安装比较方便，但石墨电极在电解质界面处易被腐蚀，消耗大，使用期短。

石墨衬里、耐火砖保温层的无隔板锂电解槽无槽壳，四周用钢板加固，在槽膛与阳极板平行的两侧有向槽底倾斜45°的夹角，有效容积为603L。电解槽阳极由两块石墨板合拼而成。通过高铝水泥制成的阳极盖板悬挂于槽膛中央，两侧由隔板和阳极盖板组成阳极室，低碳钢或不锈钢阴极悬挂于隔板两侧，组成阴极室 。2100433B

一般称为冰晶石-氧化铝熔盐电解法

最初铝是用化学法制备，用钾钠之类来还原，所以非常昂贵

原因是氧化铝熔点非常的高，无法用常规电解还原钾钠盐制备钾钠的方法来制备铝，后来科学家发现氧化铝可以在较低的温度下溶解于熔融的冰晶石，后拉就发展了电解法制铝的技术。

在铝土矿中制备氧化铝粉，然后把氧化铝溶解在熔融的，包含冰晶石以及如氟化钠等的一些添加剂的溶液中，用碳作为电极通直流电，这样单质铝就会在阴极被还原出来，碳阳极氧化，产生二氧化碳。

一般称为冰晶石-氧化铝熔盐电解法最初铝是用化学法制备，用钾钠之类来还原，所以非常昂贵原因是氧化铝熔点非常的高，无法用常规电解还原钾钠盐制备钾钠的方法来制备铝，后来科学家发现氧化铝可以在较低的温度下溶解于熔融的冰晶石，后来就发展了电解法制铝的技术。在铝土矿中制备氧化铝粉，然后把氧化铝溶解在熔融的，包含冰晶石以及如氟化钠等的一些添加剂的溶液中，用碳作为电极通直流电，这样单质铝就会在阴极被还原出来，碳阳极氧化，产生二氧化碳。1．SR炼铝法。据报道，这是一种非电解的还原熔炼法。设想使用容易得到的、金属工业生产过程中产生的一种废物作为还原剂，将三氧化铝还原成金属铝。报道说，热力学数据表明，在有催化剂/减速剂(decelerator)存在的条件下，采用已经经过证实的现代化技术，使用这个方法炼铝，可以大大降低炼铝的能源消耗。据说，生产铝的单位耗能量是9200kWh/t。由于这个生产过程不需要碳素材料，铝厂无需建碳素厂，从而消除了碳素厂生产对环境所造成的一切污染。报道说，此工艺流程既可以连续生产，也可以间歇生产。

2．SplitHybrid炼铝法。报道说，这是将SR炼铝法的原理叠加

到现有的霍尔一埃洛特炼铝方法上形成的新方法。此方法的特点是：和现在的电解铝工艺相比，现有的电解铝生产是将氧化铝的熔融和电解还原在同一个电解槽内进行，而SplitHybrid方法是将氧化铝熔融

与还原分别在两个反应器内进行。先在一个反应器内将氧化铝和电解质及助熔剂经电热熔化，然后将熔化的氧化铝电解质转移到另一个反应器内，将氧化铝还原成金属铝。在熔体中加入SR炼铝法使用的还原剂，可以减少阳极效应，降低阳极消耗，提高氧化铝还原率，进而提高生产率。

二、两种炼铝方法比较

热力学可行性。报道说，各种作业温度下的热力学参数表明，使用SR炼铝法是完全可行的；至于SplitHybrid炼铝法，因为是对现有的电解铝方法进行改进，热力学参数都是经过证明了的，除了特殊的情况需要在现场进行特殊研究之外，其它无需再做验证。一旦建立起工业生产流程，就可以更精确地计算出可产生的效益。

能源需求。SR炼铝方法的能源需求量如表1所示。报道说，SplitHybrid炼铝方法的单位能源消耗，估计比现有经过安装了降低成本的阳极电解槽能耗还低5%-15%。由于随着吨铝生产时间的减少和生产率的提高，意味着能耗的降低和生产成本的下降。

环境的影响。报道说，SR炼铝法是一个对环境友好的方法，它不产生氟化物那样的危害性；由于不需要碳素厂，因此，不会产生碳素厂那些散发物和尘埃污染环境，这也可以降低生产成本。至于SplitHybrid炼铝法对环境的影响，则主要体现在生产厂的单位产量生产所需要的时间缩短了，阳极消耗降低了而受益。2100433B