Текучесть и пылеунос глинозема

Текучесть и пылеунос являются важными эксплуатационными и транспортными характеристиками глинозема и в значительной мере зависят от размера частиц. Текучими являются глиноземы умеренной степени прокалки при крупности частиц >40 мкм, при высокой степени однородности, имеющие угол откоса < 40°.

Текучесть глинозёма определяется гранулометрическим составом материала и содержанием в нём α-Al₂O₃. Высокая текучесть у песчаного глинозема, содержащего фракцию < 45 мкм не более 10% и α-Al₂O₃.в пределах 5%, с углом естественного откоса менее 35. Хорошая текучесть у глинозёма с пониженной степенью прокалки, он имеет крупность зерна более 45 мкм, высокую степень однородности гранулометрического состава и угол естественного откоса 30-40. Глинозёмы со слабой текучестью и углом естественного откоса > 40-45 комкуются при контакте с электролитом, и, имея б о льший удельный вес, оседают через электролит и металл, образуя осадок на подине. Однако если текучесть глинозема будет слишком велика, то надежное укрытие обожженных анодов будет затруднено.

Потери глинозема за счет уноса с анодными газами в виде пыли зависят от его гранулометрического состава, от технологии обработки электролизёров, настройки АПГ и частоты анодных эффектов. Пылеунос особенно велик при размерах частиц менее 40 мкм. С ростом размера зерен пылеунос значительно снижается, что уменьшает потери глинозема. Песчаный глинозем обладает низким коэффициентом пылеуноса. Суммарные потери мучнистого глинозёма составляют 17-25 кг/т алюминия, что на 10-15 кг/т выше, чем для песчаного глинозёма.

Теплопроводность и объёмная плотностьглинозема играют большую роль в тепловом балансе электролизёра, в том числе в регулировании тепловых потерь через глинозёмную засыпку или укрытие анодного массива у электролизёров ОА, в поддержании стабильного уровня электролита и защите боковых поверхностей анода от окисления.

Фтористые соли

Алюминий очень электроотрицательный металл, поэтому получить его возможно только электролизом из расплава. Промышленным способом получения алюминия служит электролиз его оксида, растворённого в криолите.

1.2.1 Свойства фторсолей и технические требования к ним

Криолит – двойная соль фторида натрия и фторида алюминия 3NaF*AlF₃ или Na₃AlF₆. Криолит служит расплавленной средой – электролитом, в котором осуществляется электролиз глинозёма. Для улучшения свойств криолита и корректировки состава электролита в него вводят AlF_3, MgF₂, CaF₂, LiF и другие фтористые соли.

В переводе с греческого криолит значит “ледяной камень”, так как по внешнему виду сходен со льдом. Естественный криолит в природе распространён ограниченно. Единственное в мире промышленное месторождение криолита находится в Гренландии. Весь криолит для электролиза алюминия получают искусственным путём. Искусственный криолит готовят обычно с избытком AlF₃ против его теоретической формулы, вплоть до состава 5NaF*3AlF₃ (или Na₅Al₃F₁₄), что соответствует составу природного минерала хиолит с молекулярным отношением NaF/AlF₃ = 1,66.

Искусственный криолит – серовато-белый порошок, плохо растворим в воде. Плотность при 20 °С равна 2,95 г/см³. Плавится при t =1008 °С, плотность расплавленного криолита 2,09 г/см³, электропроводность 2,67 Ом^-1*см^-1 (См/см).

Молярное отношение NaF/AlF₃ называют криолитовым отношением (КО)

Для чистого криолита КО =

Фтористый алюминий AlF₃ – бело-розоватый порошок с плотностью 2,88 г/см³, плохо растворим в воде. Кристаллический AlF₃ при нагревании не плавится, а сублимирует и при t = 1260 ^оС упругость его паров равна атмосферному давлению. Является наиболее летучим компонентом электролита алюминиевой ванны.

Фтористый натрий NaF – кристаллическая соль, ядовитое вещество, плохо растворим в воде. При 20 °С имеет плотность 2,73 г/см³. Плавится при t = 992 ^оС, кипит при t = 1695^оС, плотность при 1000 ^оС равна 1,942 г/см ³.

Чтобы получаемый алюминий был необходимой чистоты, криолит и фтористые соли должны содержать минимум примесей в виде соединений элементов с более электроположительным потенциалом, чем потенциал алюминия. А для лучшего протекания процесса электролиза, фторсоли должны содержать минимальное количество влаги и сульфатов, приводящих к разложению криолита в расплавленном состоянии. Эти требования, предъявляемые алюминиевой промышленностью к искусственному криолиту и фторсолям, регламентируются техническими условиями:

-  На криолит искусственный технический ГОСТ 10561-80.

-  На алюминий фтористый технический ГОСТ 19181-78.

-  На натрий фтористый технический ТУ 113-08-586-86.

-  На соду ГОСТ 5100-85.

Исходный криолит может быть получен кислотным или щелочным способами, а также из отходов газов суперфосфатного производства.