NaF-KF-LiF-AlF-,3-系鋁電解質(zhì)熔鹽電導率研究.pdf

1、高能耗與高（溫室氣體）排放問題正嚴重制約著鋁電解工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。低溫鋁電解是實現(xiàn)鋁電解節(jié)能降耗的重要途徑，低溫、高Al2O3濃度、高電導電解質(zhì)的開發(fā)是該技術成功的關鍵。 論文在國家“863計劃”和中國鋁業(yè)公司的資助下，以發(fā)展低溫鋁電解技術、升級改造現(xiàn)行鋁電解工業(yè)為目標，通過文獻調(diào)研并結合前期研究工作，選擇NaF-KF-LiF-AlF3鋁電解質(zhì)體系為研究對象，研究了單一堿金屬氟化物及KF-AlF3二元熔體溫度、組成的變化對熔鹽電

2、導率的影響規(guī)律，以及熔體過熱度、分子比與添加劑等對鋁電解質(zhì)熔鹽電導率的影響；在此基礎上，進一步研究了NaF-KF-LiF-AlF3系多組分電解質(zhì)熔鹽的電導率與溫度及組成的關系，獲得了如下主要研究結果： （1）單一堿金屬氟化物LiF、NaF及KF的電導活化能分別為93.11、104.57和140.45 kJ/mol，溫度每升高10℃，對應熔鹽電導率分別提高0.0532 S·cm-1、0.0267 S·cm-1和0.0314 S·c

3、m-1。在相同溫度下，受熔鹽中陽離子半徑的影響，LiF、NaF和KF電導率比值約為2.5：1.26：1。受離子鍵能強弱不同影響.相同熔體溫度下K3AlF6熔鹽電導率遠小于Na3AlF6，比例大約在1.647：1。 （2）對于低分子比（CR<2.3）鋁電解質(zhì)，分子比每升高0.1，電導率提高約0.1 S·cm-1；而分子比為2.3～2.8時，隨著分子比變化，熔鹽電導率波動差距僅為0.1～0.2S·cm-1；過熱度每升高10℃，其熔體

4、電導率可提高約0.05S·cm-1。在1～5wt.％范圍內(nèi)，電解質(zhì)中LiF添加量每增加1wt.％，相同溫度下電導率提高約0.024S·cm-1；當KF替代比例從0增加到26wt.％時，電解質(zhì)電導率從2.02S·cm-1下降到1.6S·cm-1，用KF全部替代NaF時，熔鹽電導率為1.24S·cm-1。 （3）獲得了初晶溫度介于890～920℃的多種NaF-KF-LiF-AlF3系多組分電解質(zhì)組成，與工業(yè)鋁電解質(zhì)相比，其Al2O3

5、在熔體中的溶解性能可比或有所提高，且電導率提高5～10％。還確定了初晶溫度介于800～850℃的NaF-KF-LiF-ALF3系多組元電解質(zhì)組成：KF含量為8.0wt，％，LiF含量<11wt.％，860℃時的電導率>1.6S·cm-1。通過對試驗數(shù)據(jù)的非線性擬合，獲得了相關系數(shù)為0.9551、平均誤差為0.123S·cm-1的NaF-KF-LiF-AlF3電解質(zhì)體系電導率計算經(jīng)驗公式：κ=7.167-2.457NaF-2.457KF-

6、6.768LiF-2.104AlF3-3.923NaF2+3.795KF2+10.442LiF2-6.083AlF32-7.741（CaF2+MgF2+Al2O3）-7.469（T/1200）+8.756（T/1200）2式中：NaF為0～50wt.％， KF為0～50wt.％ LiF為0～50wt.％， AlF3為30～40wt.％， CaF2為0～5 wt.％， MgF2為0～5wt.％， Al2O3為0～5wt.％，電解質(zhì)溫度T為