铝三层液电解精炼电解质

有氟氯化物和纯氟化物两大体系。为了减少热损失，降低电耗，减少电解质挥发损失，NaF与AlF₃的摩尔比一般控制在1-1.5之间。加入钡盐主要是为了提高电解质的密度。使之介于精铝密度（2300kg/m³）和阳极铝铜合金密度（3200-3500kg/m³）之间（2700kg/m³）。NaCl可提高电解质的电导率，并防止在阴极上生成高熔点的BaF₂。氟氯化物电解质因初晶温度较低，电导率较高而多被采用。

铝三层液电解精炼的主要设备，电解槽最外部为钢壳，内衬石棉板，里面是保温砖和耐火砖，底部最里面由镶有钢棒的碳块砌成，侧面内部由镁砖砌成，在一侧修有料室经侧下部与阳极合金连通，液体铝阴极（精铝）与阴极母线的连接有三种方式：用固体铝阴极（精铝铸成），用石墨电极，用液体铝电极。电流从阳极母线经阳极铝棒导入底部碳块，经阳极合金、熔触电解质，阴极铝液、固体铝阴极（或石墨电极或液体铝电极）导入阴极母线再进入下一电解槽。阴极母线可上下移动调节电极位置 。

电位比铝更正的铜、铁、硅、锌、钛、铅、锰等杂质在电解精炼中不被电化学溶解，存留于阳极合金中。而电位比铝更负的钠、钙、镁等杂质则随同铝一起被电化学溶解，以离子形式进入电解质中。在电解精炼所控制的电压条件下只有Al³ 优先在阴极表面放电，Na 、Ca² 、Mg² 离子存留于电解质中。铝因此被提纯。

铝三层液电解精炼（electrvrefining of alu-minium in three layers）是指一种采用电解提纯的铝精炼方法。所用阴极、电解质、阳极皆为液体，因彼此密度不同而分成上中下三层并由此而得名。

该法由贝茨（A. G. Betts）于1905年提出，可使纯度约99.8%的原铝提纯到99. 996%的精铝，1922年第一次在工业上得到应用。精铝的导电性和耐腐蚀性比原铝好，多用作制造电工器件、耐腐蚀器皿及其他一些特殊用途 。

为由原铝（待精炼的铝）和铜组成的阳极合金，含铜33%-45%，熔点为823K。铜在理论上不消耗，它的作用是提高合金密度达到与电解质、高纯铝分层的目的。精炼过程中阳极合金的铝不断地消耗，铜含量不断地提高，因此要定时往阳极合金中补充原铝，使其保持所要求的含铝量。精炼过程中硅、铁等杂质在阳极合金中积累，到硅量达5%-7%、铁量达3%-5%时，在加料室的低温处呈固相残渣析出。固相残渣的主要成分是FeAl₃、Fe₂SiAl₃和FeSi₂Al₄，要定期从料室中捞出 。

槽电压一般为6V左右，其大小由极间距控制。每天须补充电解质以调整极间距，进而达到调整电解温度的目的。电解槽容量一般从8kA到30kA，还有高达75kA的。电流效率一般为95%-98% 。2100433B

世界上采用电解精炼生产的精锡约占精锡总产量的10%。电解精炼生产周期长，锡周转慢。耗电量大。因此应用不广，酸性电解液由于导电性好，电解在常温下进行，应用比碱性电解液多。电解精炼能一次有效除去粗锡中的全部杂质，可产出高质量的精锡并有利于伴生有价金属的回收，对含贵金属的粗锡精炼较为适用 。

电解精炼以金属的标准电机电位和超电位理论为依据。在控制一合适电解电压下电解使阳极中的锡溶解，而标准电极电位比锡正的杂质则不溶解而成为阳极泥与锡分离。标准电极电位比锡负的杂质金属与锡一起溶于电解液中，但由于这些杂质量很少，在电解液中达不到一定的浓度则不会与锡一起在阴极上析出。对于和锡标准电极电位相近的铅，使其与电解液形成难溶的盐类而与锡分离。铁在电解精炼时容易还原和氧化，应预先用火法精炼除去。

在实际电解中，氢的析出超电位比锡的标准电极电位大，并随阴极电流密度增加而增大。锡的析出超电位很小，在一般电解液浓度范围内，其标准电极电位与平衡电位相接近，因此在标准电极电位表上比氢负的锡，能在粗锡电解精炼的条件下析出 。

影响铬电解精炼的因素很多，下面分析几种主要对电解金属铬品质的影响因素。

1. 原料

原料金属铬的纯度是影响铬电解精炼效果的主要因素，如果原料纯度不够会影响产品熔盐电解铬的质量，品位高的原料得到的电解铬产品中铬含量相对较高，原料品位不同时，得到的产品铬含量趋势: 当原料品位较高时，电解得到的金属铬成分明显升高，且随着电解周期的延长，产品铬含量有逐渐上升趋势。可见，原料品位是产品成分提升的主要影响因素。铬原料品位99 级电解金属铬优于铬原料品位98 级，其电解金属铬含铬量达到99.4%以上。

2. 电解质浓度

电解质的浓度对电解产品有一定的影响。主要表现在产品的外观及产品成分上。电解质浓度由6%到18%之间。

当电解质浓度增加到8%～18% 时，电解产品无固定形状，且产品较糙，稍用力压即成一扁平状，无金属光泽及硬度。电解质浓度低到6%～7% 时，电解产品成树枝状或松塔状，产品较亮，有金属光泽及硬度，且产品铬含量均在99%以上。

3. 电解电压

电解电压的升高可使电解产品由细丝状逐渐转变为棒状和枝状，且有金属光泽和硬度。当电解电压控制在0.40～0.45 V，产品外观形状稳定，且产品中氧含量在0.04%～0.09% 之间，相对较低。

4. 电解温度

同一周期，随着电解温度的升高产品产量相对有增加，当电解温度由620 ℃上升到800 ℃时，产品外观形状明显变好，由原来的草灰状变为有光泽的针状料，产品产量由原来的120 g 增加到570 g，但当电解温度过高，提高到850 ℃时，棒上几乎无产品。当电解温度维持在700～800 ℃时，不仅产品外观形状稳定，且产品质量及成分也相对稳定 。