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富Li、K工业铝电解质的物理化学性质研究

作　者: 陈世月
导　师: 赖延清
学　校: 中南大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 铝电解质 KF LiF LiAlO2 初晶温度 Al2O3溶解度
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要


国内A1203原料的杂质含量高,电解过程中使铝电解质中锂盐和钾盐富集,从而引起铝电解质组分和物化性质显著变化。为了深入认识富Li、K工业铝电解质的特性,保持生产稳定,建立高效节能铝电解工艺,本文以(2.2-2.7)NaF·AlF3-5%CaF2-2.5%Al2O3-0.5%MgF2-(0-4%)LiF-(0-4%)KF电解质体系为对象,研究了锂盐、钾盐以及分子比对电解质初晶温度、A1203溶解度的影响规律,提出并考察了新型锂盐添加剂LiAl02对电解质性质的影响,主要结论如下：1)测定了(2.2-2.7)NaF·AlF3-5%CaF2-2.5%Al2O3-0.5%MgF2-(0-4%)LiF-(0-4%)KF铝电解质体系初晶温度,揭示了锂盐、钾盐和分子比对电解质体系初晶温度的影响规律。认为三者对初晶温度的共同作用因电解质组成不同而不同,添加1%的KF,电解质体系初晶温度降低0.97-4.50℃;添加1%的LiF,电解质初晶温度降低5.13-10.74℃;随着分子比的增大,体系初晶温度逐渐增大且趋于平稳。2)测定了不同温度条件下,(2.2-2.7)NaF·AlF3-5%CaF2-2.5%Al2O3-0.5%MgF2-(0-4%)LiF-(0-4%)KF铝电解质体系A1203溶解度,并揭示了锂盐、钾盐、分子比以及温度对电解质体系A1203溶解度的影响规律。在相同温度时,钾盐可提高A1203溶解度,而锂盐会削弱钾盐的作用。过热度为10℃时,对于锂盐含量较低的体系,提高分子比会减弱钾盐对A1203溶解度的提高作用,含0-1%LiF和4%KF的电解质中A1203溶解度约为7%。3)揭示了LiAlO2对工业电解质初晶温度和A1203溶解度的影响规律,每添加1%的LiAlO2,电解质初晶温度降低1.2-5.5℃。以电解质熔体中总氧浓度计算A1203浓度,添加LiAl02可增加A1203浓度,当实验电解质中添加3.00%LiAlO2时,A1203浓度由5.47%提高到6.44%,配合添加3%KF可使Al2O3浓度提高到6.67%。图60幅,表34个,参考文献71篇。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 研究背景  9-14
  1.1 铝电解工业概况  9-10
  1.2 课题选择的背景  10-13
  1.3 研究目的及意义  13-14
2 文献综述  14-29
  2.1 铝电解质的初晶温度和氧化铝溶解性能  14-17
    2.1.1 初晶温度  14-15
    2.1.2 氧化铝溶解性能  15-17
  2.2 电解质添加锂盐的研究  17-24
    2.2.1 锂盐对初晶温度的影响研究  17-21
    2.2.2 锂盐对氧化铝溶解性能的影响研究  21-23
    2.2.3 电解质添加新型锂盐的研究  23-24
  2.3 电解质添加钾盐的研究  24-28
    2.3.1 钾盐对初晶温度的影响研究  24-26
    2.3.2 钾盐对氧化铝溶解度的影响研究  26-28
  2.4 论文研究的内容与方案  28-29
3 富Li、K工业铝电解质体系初晶温度研究  29-47
  3.1 前言  29
  3.2 实验  29-32
    3.2.1 实验原料与实验设备  29
    3.2.2 实验装置和实验原理  29-32
  3.3 结果与讨论  32-45
    3.3.1 钾盐对工业铝电解质初晶温度的影响  32-38
    3.3.2 锂盐对工业铝电解质初晶温度的影响  38-42
    3.3.3 分子比对工业铝电解质初晶温度的影响  42-45
  3.4 本章小结  45-47
4 富Li、K工业铝电解质体系氧化铝溶解度研究  47-59
  4.1 前言  47
  4.2 实验  47-48
    4.2.1 实验原料与实验设备  47-48
    4.2.2 实验装置和实验原理  48
  4.3 结果与讨论  48-57
    4.3.1 钾盐对氧化铝溶解度的影响  48-52
    4.3.2 锂盐对氧化铝溶解度的影响  52-55
    4.3.3 分子比对氧化铝溶解度的影响  55-57
  4.4 本章小结  57-59
5 新型锂盐添加剂LiAlO_2的探索性研究  59-66
  5.1 前言  59
  5.2 实验  59
    5.2.1 实验原料  59
    5.2.2 实验方法  59
  5.3 结果与讨论  59-65
    5.3.1 LiAlO_2添加对初晶温度的影响  59-61
    5.3.2 LiAlO_2和LiF共同添加对铝电解质初晶温度的影响  61-63
    5.3.3 LiAlO_2添加对氧化铝溶解度的影响  63-65
  5.4 本章小结  65-66
6 结论与展望  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望与建议  67-68
参考文献  68-73
附录A  73-78
攻读学位期间主要的研究成果目录  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 有色金属冶炼 > 轻金属冶炼 > 铝
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