题目
–碳的化合价;96485–法拉第常数,A·s；3600–每小时的秒数，s。碳的当量值= 12.011/4 =3.0028g1法拉第= 96.85/3600 =26.8A·h碳的电化学当量值= 3.0.28/26.8 =0.1120g/ A·h工业铝电解槽的阳极气体组成中CO2，CO的质量分数分别为70-80%，20-30%。阳极实际消耗约为400kg。其中存在多量CO主要是由于溶解在电解质中的铝同一次气体CO2发生逆反应生成的：3CO2（气）+2Al（溶解的）= Al2O3（溶解的）+3CO（气）铝电解槽是炼铝的主体设备电解槽槽型：（1）自焙阳极电解槽：上插式、侧插式（2）预焙阳极电解槽：不连续、连续式目前全世界预焙槽占70%，自焙槽占30%。自焙槽和预焙槽比较：（1.在电解过程中，阳极大约以0.8-1.0 mm/h速度连续消耗，自焙槽可连续使用，而预焙槽不能连续使用，须定期更换；（2）自焙槽散发氟化物，沥青烟气，而预焙槽不散发烟气，污染环境；阳极电压：预焙槽阳极电压降只有0.3V，而自焙槽阳极电压降为0.4-0.5V，电耗比预焙槽高1000kW·h/Al。基建投资：预焙槽简单，但制造费用高，惟有侧插槽投资最省预焙槽另外主要优点：槽型大型化、操作机械化和自动化、电流效率高、电耗率低、烟害小铝电解槽排列：横向、纵向，串联成系列铝电解槽全部生产过程包括三个阶段：焙烧期、启动和启动后期、正常生产期。（1）铝电解槽的焙烧期目的：在于焙烧自焙阳极（对预焙槽则是加热阳极）以及加热阴极，达到900-1000℃，以便下一步启动。焙烧方法：焦粒焙烧法用10-15mm厚的焦粒铺在阳极与阴极之间作为电阻体，炭粒粒度小于6mm而大于1mm。利用此层电阻体产生加热所需的热量。焙烧期约为3天。（2）铝电解槽的启动期目的：在电解槽内熔化电解质，开始铝电解。分干式和常规启动两种。（3）铝电解槽的正常生产期电解槽经过焙烧和启动之后便进入正常生产期，直到停槽为止，正常生产期通常延续5-7年。电解槽正常生产的特征：A、从火眼中冒出有力的火苗，颜色呈蔚蓝色或淡紫蓝色；B、槽电压和温度稳定地保持在设定的范围内；C、阳极完好、周围电解质沸腾良好。炭渣分离出来；D、槽面上的结壳完整，疏松好打；E、电解质与铝液分层清楚；F、电解槽侧壁上有凝固的电解质，它是由冰晶石和刚玉构成的，是一种电和热的绝缘体。电流效率铝电解的电流效率通常是指阴极上实际产出的铝量对于理论上按照法拉第定律计算的铝量的百分数。按照法拉第定律计算理论铝产量：在电解过程中，通过1法拉第电量理论上应析出1摩尔的铝，因此铝的当量值=26.98.54/3=8.9938g。1法拉第电量=96485A·s，即96485/3600=26.8A·h。铝的电化学当量值C = 8.9938/26.80.=0.3356g/(A·h)设电解槽的平均电流（直流）为300 kA它的年产铝量应为：P=0.3356×300×24×365×10-3=882t/年理论电耗量计算W理论=2980*(a1+a2+b)a1:反应标准自由能变化a2：补偿反应束缚能T*△Sb:反应物（氧化铝、碳）温度变化所需的能量如：室温下加入氧化铝、碳，电解温度为950.，计算得到的理论电能a1.1.196伏、a2＝0.698伏、b＝0.227伏W理论＝6320KW*hr/t-Al生产每吨铝所需要的电能量=｛V/[0.3356×]｝×103kW·h式中V—电解槽的总平均电压；—电流效率例：某电解槽的平均电压是4.25V，电流效率是92%，则生产每吨铝所需的电能量=[4.25/0.3356×0.92]×103 = 13765 kW·h节电途径（1）提高电流效率（2）降低平均电压阳极效应阳极效应是熔盐电解所固有的一种特征现象。外观征象是：（1）在阳极周围发生明亮的小火花，并带有特别的劈啪声；（2）阳极周围的电解质有如被气体拨开似的，阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出；（3）电解质沸腾停止；（4）在工业电解槽上，阳极效应发生时电压上升（30-50V，100V）工业铝电解质中________和________是熔剂，________是炼铝原料，另外有的还添加________、________和________添加剂的要求在电解过程中它不被电解成它的组成元素,而影响铝的质量;对电解质的性质有所改善,如降低电解质的初晶点,提高电解质的导电率,减少铝的溶解度,减少电解质的密度。它的吸水性和挥发性应该小些，对氧化铝的溶解度不致有较大的影响；来源广泛，价格低廉。氟化钙：降低熔点、增大密度、增大电解质在铝液截面上的相间张力，减少铝的溶解损失，减少导电率，增大粘度，减少熔液蒸气压，稍微减少氧化铝的溶解度。氧化铝中积累：4-6%氟化镁：降低熔点、增大密度、增大电解质在铝液界面上的相间张力，减少铝的溶解损失，减少导电率，优良的矿化剂：在侧壁上形成稳定的结壳；使电解质结壳疏松好打；帮助炭粒与电解质分离，使槽电阻减小，提高电流效率。氟化锂：降低熔点、提高导电率。氯化钠：降低熔点、提高导电率，但易水解。目前工业上采用的电解质分为三类：传统电解质、改良电解质和低物质的量比电解质。工业电解质发展趋势：继续降低铝电解温度，以求提高电流效率和节能。为此，需要大幅度地增加电解质中氟化铝的质量分数，例如达到24-30%，此时电解温度可以降到850-900℃，大约高出铝的熔点200-250℃。由于氧化铝的溶解度因氟化铝质量浓度的增大而减小，所以此时宜采用连续添加氧化铝的装置，以免产生不溶性的沉淀物。冰晶石Na3AlF6可写作3NaF·AlF3，为中性。在现代铝工业上，普遍采用酸性电解质，此种电解质内含过量氟化铝。电解质体系为Na3AlF6- AlF3-Al2O3三元系已知电解质的质量为6吨，其中CaF2.3.，Al2O3 5%，摩尔比为3.0，今欲调整到摩尔比为2.6，求所需的氟化铝量。设K为冰晶石摩尔比；W为冰晶石质量；X为NaF质量；Y为AlF3质量。X=WK/[K+2]Y=2W/[K+2]由已知条件，CaF2 +Al2O3 =8%W =60.0（1- 0.08) =5520kgX = 5520×3/[3 + 2]=3312kgY = 5520×2/[3 + 2]=2208kg如果所需的氟化铝量为f，则｛3312.[2208 +f]｝×2 = 2.6f =332kg三层液电解法制取精铝工业上用两类电解质体系：（1）纯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaF2.CaF2的质量分数分别48%，18%，10%，16%；密度（液态）约2.8g/cm3，熔点680℃，操作温度740℃。（2.氯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaCl2 NaCl的质量分数分别23%，13%，60%，4%；密度（液态）约2.7g/cm3，熔点700-720℃，操作温度760-800℃。下层液体：阳极合金，3.%铜与70%铝，密度3.4-3.7g/cm3.中层液为电解质，纯氟化物和氯氟化物体系，密度2.7-2.8 g/cm3.最上层精铝，用作阴极，密度2.3 g/cm3、铝的电解精炼原理：在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阴极上溶解出来。阳极合金中，如铜、铁、硅之类比不活泼的金属元素，并不溶解，仍然残留在合金内。阳极上的电化学溶解反应是：Al - 3e = Al3+因此，电解液中除了原有的Al3+, Ba2+, Na+, F-, Cl-, AlF3-6, AlF4-之外，增加了上述反应中的铝离子Al3+。迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极电位比较正，故Al3+优先在阳极上获得电子，析出金属铝：Al3+ + 3e = Al而其余的各种阳离子，如Ba2+, Na+之类，并不放电。但是电解质本身所含的电位比铝更正的元素，例如Si和Fe，却会在阴极上析出，使铝的纯度降低铝的纯度分类(1)原铝。通常是指用熔盐电解法在工业电解槽内制取的铝，其纯度一般为9..5%-99.85%。（2）精铝。一般来自三层液精炼电解槽。在精炼槽内，原铝和铜配成的合金作为阳极，冰晶石-钡盐熔液作为电解质，析出在阴极上的精铝，其纯度通常在99.99-99.999%。（3）高纯铝。主要用区域熔炼法制取。选用精铝作原料，得到杂质质量分数不超过1×10-6的高纯铝。高纯铝还可用有机铝化合物物电解与区域熔炼相结合的方法制取。杂质情况：原铝中主要是铁和硅，此外还有镓、钛、钒、铜、钠、锰、镍、锌等。精铝产品中，主要杂质仍是铁和硅，但是锌、铜、镁、钠的含量接近铁，可能会超过硅。偏析法制取精铝基本原理：一般当原铝从熔融状态下徐缓冷却，到达其初晶点时，结晶析出纯度很高的铝粒，然后将此种铝粒跟剩余的铝液分离，便得到所要求的偏析法产物，可从9..8%的原铝中提取到纯度为99.95%的铝,其提取率为5-10%。优点：产量大、能耗低、成本低；缺点：纯度低区域熔炼法制取高纯铝基本原理:在铝的凝固过程中,杂质在固相中的溶解度小于在熔融金属中的溶解度,因此,当金属凝固时,大部分杂质将汇聚在熔区内.如果逐渐移动熔区,则杂质会跟着转移,最后富集在试样的尾部.分离效果取决于元素的分配系数(固相浓度/液相浓度)分配系数:指杂质元素在固相中和在液相中的质量分配比率。分配系数小于1的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的尾部；分配系数大于1的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的头部；分配系数等于1的杂质元素在区域熔炼中难以分离。
–碳的化合价;96485–法拉第常数,A·s；3600–每小时的秒数，s。碳的当量值= 1
2.011/4 =
3.0028g1法拉第= 9
6.85/3600 =26.8A·h碳的电化学当量值=
3.
0.28/2
6.8 =0.1120g/ A·h工业铝电解槽的阳极气体组成中CO2，CO的质量分数分别为70-80%，20-30%。阳极实际消耗约为400kg。其中存在多量CO主要是由于溶解在电解质中的铝同一次气体CO2发生逆反应生成的：3CO2（气）+2Al（溶解的）= Al2O3（溶解的）+3CO（气）铝电解槽是炼铝的主体设备电解槽槽型：（1）自焙阳极电解槽：上插式、侧插式（2）预焙阳极电解槽：不连续、连续式目前全世界预焙槽占70%，自焙槽占30%。自焙槽和预焙槽比较：（
1.在电解过程中，阳极大约以
0.8-1.0 mm/h速度连续消耗，自焙槽可连续使用，而预焙槽不能连续使用，须定期更换；（2）自焙槽散发氟化物，沥青烟气，而预焙槽不散发烟气，污染环境；阳极电压：预焙槽阳极电压降只有
0.3V，而自焙槽阳极电压降为0.4-0.5V，电耗比预焙槽高1000kW·h/Al。基建投资：预焙槽简单，但制造费用高，惟有侧插槽投资最省预焙槽另外主要优点：槽型大型化、操作机械化和自动化、电流效率高、电耗率低、烟害小铝电解槽排列：横向、纵向，串联成系列铝电解槽全部生产过程包括三个阶段：焙烧期、启动和启动后期、正常生产期。（1）铝电解槽的焙烧期目的：在于焙烧自焙阳极（对预焙槽则是加热阳极）以及加热阴极，达到900-1000℃，以便下一步启动。焙烧方法：焦粒焙烧法用10-15mm厚的焦粒铺在阳极与阴极之间作为电阻体，炭粒粒度小于6mm而大于1mm。利用此层电阻体产生加热所需的热量。焙烧期约为3天。（2）铝电解槽的启动期目的：在电解槽内熔化电解质，开始铝电解。分干式和常规启动两种。（3）铝电解槽的正常生产期电解槽经过焙烧和启动之后便进入正常生产期，直到停槽为止，正常生产期通常延续5-7年。电解槽正常生产的特征：A、从火眼中冒出有力的火苗，颜色呈蔚蓝色或淡紫蓝色；B、槽电压和温度稳定地保持在设定的范围内；C、阳极完好、周围电解质沸腾良好。炭渣分离出来；D、槽面上的结壳完整，疏松好打；E、电解质与铝液分层清楚；F、电解槽侧壁上有凝固的电解质，它是由冰晶石和刚玉构成的，是一种电和热的绝缘体。电流效率铝电解的电流效率通常是指阴极上实际产出的铝量对于理论上按照法拉第定律计算的铝量的百分数。按照法拉第定律计算理论铝产量：在电解过程中，通过1法拉第电量理论上应析出1摩尔的铝，因此铝的当量值=2
6.9
8.54/3=8.9938g。1法拉第电量=96485A·s，即96485/3600=2
6.8A·h。铝的电化学当量值C =
8.9938/2
6.8
0.=0.3356g/(A·h)设电解槽的平均电流（直流）为300 kA它的年产铝量应为：P=
0.3356×300×24×365×10-3=882t/年理论电耗量计算W理论=2980*(a1+a2+b)a1:反应标准自由能变化a2：补偿反应束缚能T*△Sb:反应物（氧化铝、碳）温度变化所需的能量如：室温下加入氧化铝、碳，电解温度为95
0.，计算得到的理论电能a
1.1.196伏、a2＝0.698伏、b＝0.227伏W理论＝6320KW*hr/t-Al生产每吨铝所需要的电能量=｛V/[
0.3356×]｝×103kW·h式中V—电解槽的总平均电压；—电流效率例：某电解槽的平均电压是
4.25V，电流效率是92%，则生产每吨铝所需的电能量=[4.25/
0.3356×0.92]×103 = 13765 kW·h节电途径（1）提高电流效率（2）降低平均电压阳极效应阳极效应是熔盐电解所固有的一种特征现象。外观征象是：（1）在阳极周围发生明亮的小火花，并带有特别的劈啪声；（2）阳极周围的电解质有如被气体拨开似的，阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出；（3）电解质沸腾停止；（4）在工业电解槽上，阳极效应发生时电压上升（30-50V，100V）工业铝电解质中________和________是熔剂，________是炼铝原料，另外有的还添加________、________和________添加剂的要求在电解过程中它不被电解成它的组成元素,而影响铝的质量;对电解质的性质有所改善,如降低电解质的初晶点,提高电解质的导电率,减少铝的溶解度,减少电解质的密度。它的吸水性和挥发性应该小些，对氧化铝的溶解度不致有较大的影响；来源广泛，价格低廉。氟化钙：降低熔点、增大密度、增大电解质在铝液截面上的相间张力，减少铝的溶解损失，减少导电率，增大粘度，减少熔液蒸气压，稍微减少氧化铝的溶解度。氧化铝中积累：4-6%氟化镁：降低熔点、增大密度、增大电解质在铝液界面上的相间张力，减少铝的溶解损失，减少导电率，优良的矿化剂：在侧壁上形成稳定的结壳；使电解质结壳疏松好打；帮助炭粒与电解质分离，使槽电阻减小，提高电流效率。氟化锂：降低熔点、提高导电率。氯化钠：降低熔点、提高导电率，但易水解。目前工业上采用的电解质分为三类：传统电解质、改良电解质和低物质的量比电解质。工业电解质发展趋势：继续降低铝电解温度，以求提高电流效率和节能。为此，需要大幅度地增加电解质中氟化铝的质量分数，例如达到24-30%，此时电解温度可以降到850-900℃，大约高出铝的熔点200-250℃。由于氧化铝的溶解度因氟化铝质量浓度的增大而减小，所以此时宜采用连续添加氧化铝的装置，以免产生不溶性的沉淀物。冰晶石Na3AlF6可写作3NaF·AlF3，为中性。在现代铝工业上，普遍采用酸性电解质，此种电解质内含过量氟化铝。电解质体系为Na3AlF6- AlF3-Al2O3三元系已知电解质的质量为6吨，其中CaF
2.
3.，Al2O3 5%，摩尔比为3.0，今欲调整到摩尔比为2.6，求所需的氟化铝量。设K为冰晶石摩尔比；W为冰晶石质量；X为NaF质量；Y为AlF3质量。X=WK/[K+2]Y=2W/[K+2]由已知条件，CaF2 +Al2O3 =8%W =6
0.0（1- 0.08) =5520kgX = 5520×3/[3 + 2]=3312kgY = 5520×2/[3 + 2]=2208kg如果所需的氟化铝量为f，则｛331
2.[2208 +f]｝×2 = 2.6f =332kg三层液电解法制取精铝工业上用两类电解质体系：（1）纯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaF
2.CaF2的质量分数分别48%，18%，10%，16%；密度（液态）约2.8g/cm3，熔点680℃，操作温度740℃。（
2.氯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaCl2 NaCl的质量分数分别23%，13%，60%，4%；密度（液态）约2.7g/cm3，熔点700-720℃，操作温度760-800℃。下层液体：阳极合金，
3.%铜与70%铝，密度3.4-3.7g/cm3.中层液为电解质，纯氟化物和氯氟化物体系，密度
2.7-2.8 g/cm
3.最上层精铝，用作阴极，密度
2.3 g/cm3、铝的电解精炼原理：在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阴极上溶解出来。阳极合金中，如铜、铁、硅之类比不活泼的金属元素，并不溶解，仍然残留在合金内。阳极上的电化学溶解反应是：Al - 3e = Al3+因此，电解液中除了原有的Al3+, Ba2+, Na+, F-, Cl-, AlF3-6, AlF4-之外，增加了上述反应中的铝离子Al3+。迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极电位比较正，故Al3+优先在阳极上获得电子，析出金属铝：Al3+ + 3e = Al而其余的各种阳离子，如Ba2+, Na+之类，并不放电。但是电解质本身所含的电位比铝更正的元素，例如Si和Fe，却会在阴极上析出，使铝的纯度降低铝的纯度分类(1)原铝。通常是指用熔盐电解法在工业电解槽内制取的铝，其纯度一般为
9..5%-99.85%。（2）精铝。一般来自三层液精炼电解槽。在精炼槽内，原铝和铜配成的合金作为阳极，冰晶石-钡盐熔液作为电解质，析出在阴极上的精铝，其纯度通常在99.99-99.999%。（3）高纯铝。主要用区域熔炼法制取。选用精铝作原料，得到杂质质量分数不超过1×10-6的高纯铝。高纯铝还可用有机铝化合物物电解与区域熔炼相结合的方法制取。杂质情况：原铝中主要是铁和硅，此外还有镓、钛、钒、铜、钠、锰、镍、锌等。精铝产品中，主要杂质仍是铁和硅，但是锌、铜、镁、钠的含量接近铁，可能会超过硅。偏析法制取精铝基本原理：一般当原铝从熔融状态下徐缓冷却，到达其初晶点时，结晶析出纯度很高的铝粒，然后将此种铝粒跟剩余的铝液分离，便得到所要求的偏析法产物，可从
9..8%的原铝中提取到纯度为99.95%的铝,其提取率为5-10%。优点：产量大、能耗低、成本低；缺点：纯度低区域熔炼法制取高纯铝基本原理:在铝的凝固过程中,杂质在固相中的溶解度小于在熔融金属中的溶解度,因此,当金属凝固时,大部分杂质将汇聚在熔区内.如果逐渐移动熔区,则杂质会跟着转移,最后富集在试样的尾部.分离效果取决于元素的分配系数(固相浓度/液相浓度)分配系数:指杂质元素在固相中和在液相中的质量分配比率。分配系数小于1的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的尾部；分配系数大于1的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的头部；分配系数等于1的杂质元素在区域熔炼中难以分离。
2.011/4 =
3.0028g1法拉第= 9
6.85/3600 =26.8A·h碳的电化学当量值=
3.
0.28/2
6.8 =0.1120g/ A·h工业铝电解槽的阳极气体组成中CO2，CO的质量分数分别为70-80%，20-30%。阳极实际消耗约为400kg。其中存在多量CO主要是由于溶解在电解质中的铝同一次气体CO2发生逆反应生成的：3CO2（气）+2Al（溶解的）= Al2O3（溶解的）+3CO（气）铝电解槽是炼铝的主体设备电解槽槽型：（1）自焙阳极电解槽：上插式、侧插式（2）预焙阳极电解槽：不连续、连续式目前全世界预焙槽占70%，自焙槽占30%。自焙槽和预焙槽比较：（
1.在电解过程中，阳极大约以
0.8-1.0 mm/h速度连续消耗，自焙槽可连续使用，而预焙槽不能连续使用，须定期更换；（2）自焙槽散发氟化物，沥青烟气，而预焙槽不散发烟气，污染环境；阳极电压：预焙槽阳极电压降只有
0.3V，而自焙槽阳极电压降为0.4-0.5V，电耗比预焙槽高1000kW·h/Al。基建投资：预焙槽简单，但制造费用高，惟有侧插槽投资最省预焙槽另外主要优点：槽型大型化、操作机械化和自动化、电流效率高、电耗率低、烟害小铝电解槽排列：横向、纵向，串联成系列铝电解槽全部生产过程包括三个阶段：焙烧期、启动和启动后期、正常生产期。（1）铝电解槽的焙烧期目的：在于焙烧自焙阳极（对预焙槽则是加热阳极）以及加热阴极，达到900-1000℃，以便下一步启动。焙烧方法：焦粒焙烧法用10-15mm厚的焦粒铺在阳极与阴极之间作为电阻体，炭粒粒度小于6mm而大于1mm。利用此层电阻体产生加热所需的热量。焙烧期约为3天。（2）铝电解槽的启动期目的：在电解槽内熔化电解质，开始铝电解。分干式和常规启动两种。（3）铝电解槽的正常生产期电解槽经过焙烧和启动之后便进入正常生产期，直到停槽为止，正常生产期通常延续5-7年。电解槽正常生产的特征：A、从火眼中冒出有力的火苗，颜色呈蔚蓝色或淡紫蓝色；B、槽电压和温度稳定地保持在设定的范围内；C、阳极完好、周围电解质沸腾良好。炭渣分离出来；D、槽面上的结壳完整，疏松好打；E、电解质与铝液分层清楚；F、电解槽侧壁上有凝固的电解质，它是由冰晶石和刚玉构成的，是一种电和热的绝缘体。电流效率铝电解的电流效率通常是指阴极上实际产出的铝量对于理论上按照法拉第定律计算的铝量的百分数。按照法拉第定律计算理论铝产量：在电解过程中，通过1法拉第电量理论上应析出1摩尔的铝，因此铝的当量值=2
6.9
8.54/3=8.9938g。1法拉第电量=96485A·s，即96485/3600=2
6.8A·h。铝的电化学当量值C =
8.9938/2
6.8
0.=0.3356g/(A·h)设电解槽的平均电流（直流）为300 kA它的年产铝量应为：P=
0.3356×300×24×365×10-3=882t/年理论电耗量计算W理论=2980*(a1+a2+b)a1:反应标准自由能变化a2：补偿反应束缚能T*△Sb:反应物（氧化铝、碳）温度变化所需的能量如：室温下加入氧化铝、碳，电解温度为95
0.，计算得到的理论电能a
1.1.196伏、a2＝0.698伏、b＝0.227伏W理论＝6320KW*hr/t-Al生产每吨铝所需要的电能量=｛V/[
0.3356×]｝×103kW·h式中V—电解槽的总平均电压；—电流效率例：某电解槽的平均电压是
4.25V，电流效率是92%，则生产每吨铝所需的电能量=[4.25/
0.3356×0.92]×103 = 13765 kW·h节电途径（1）提高电流效率（2）降低平均电压阳极效应阳极效应是熔盐电解所固有的一种特征现象。外观征象是：（1）在阳极周围发生明亮的小火花，并带有特别的劈啪声；（2）阳极周围的电解质有如被气体拨开似的，阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出；（3）电解质沸腾停止；（4）在工业电解槽上，阳极效应发生时电压上升（30-50V，100V）工业铝电解质中________和________是熔剂，________是炼铝原料，另外有的还添加________、________和________添加剂的要求在电解过程中它不被电解成它的组成元素,而影响铝的质量;对电解质的性质有所改善,如降低电解质的初晶点,提高电解质的导电率,减少铝的溶解度,减少电解质的密度。它的吸水性和挥发性应该小些，对氧化铝的溶解度不致有较大的影响；来源广泛，价格低廉。氟化钙：降低熔点、增大密度、增大电解质在铝液截面上的相间张力，减少铝的溶解损失，减少导电率，增大粘度，减少熔液蒸气压，稍微减少氧化铝的溶解度。氧化铝中积累：4-6%氟化镁：降低熔点、增大密度、增大电解质在铝液界面上的相间张力，减少铝的溶解损失，减少导电率，优良的矿化剂：在侧壁上形成稳定的结壳；使电解质结壳疏松好打；帮助炭粒与电解质分离，使槽电阻减小，提高电流效率。氟化锂：降低熔点、提高导电率。氯化钠：降低熔点、提高导电率，但易水解。目前工业上采用的电解质分为三类：传统电解质、改良电解质和低物质的量比电解质。工业电解质发展趋势：继续降低铝电解温度，以求提高电流效率和节能。为此，需要大幅度地增加电解质中氟化铝的质量分数，例如达到24-30%，此时电解温度可以降到850-900℃，大约高出铝的熔点200-250℃。由于氧化铝的溶解度因氟化铝质量浓度的增大而减小，所以此时宜采用连续添加氧化铝的装置，以免产生不溶性的沉淀物。冰晶石Na3AlF6可写作3NaF·AlF3，为中性。在现代铝工业上，普遍采用酸性电解质，此种电解质内含过量氟化铝。电解质体系为Na3AlF6- AlF3-Al2O3三元系已知电解质的质量为6吨，其中CaF
2.
3.，Al2O3 5%，摩尔比为3.0，今欲调整到摩尔比为2.6，求所需的氟化铝量。设K为冰晶石摩尔比；W为冰晶石质量；X为NaF质量；Y为AlF3质量。X=WK/[K+2]Y=2W/[K+2]由已知条件，CaF2 +Al2O3 =8%W =6
0.0（1- 0.08) =5520kgX = 5520×3/[3 + 2]=3312kgY = 5520×2/[3 + 2]=2208kg如果所需的氟化铝量为f，则｛331
2.[2208 +f]｝×2 = 2.6f =332kg三层液电解法制取精铝工业上用两类电解质体系：（1）纯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaF
2.CaF2的质量分数分别48%，18%，10%，16%；密度（液态）约2.8g/cm3，熔点680℃，操作温度740℃。（
2.氯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaCl2 NaCl的质量分数分别23%，13%，60%，4%；密度（液态）约2.7g/cm3，熔点700-720℃，操作温度760-800℃。下层液体：阳极合金，
3.%铜与70%铝，密度3.4-3.7g/cm3.中层液为电解质，纯氟化物和氯氟化物体系，密度
2.7-2.8 g/cm
3.最上层精铝，用作阴极，密度
2.3 g/cm3、铝的电解精炼原理：在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阴极上溶解出来。阳极合金中，如铜、铁、硅之类比不活泼的金属元素，并不溶解，仍然残留在合金内。阳极上的电化学溶解反应是：Al - 3e = Al3+因此，电解液中除了原有的Al3+, Ba2+, Na+, F-, Cl-, AlF3-6, AlF4-之外，增加了上述反应中的铝离子Al3+。迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极电位比较正，故Al3+优先在阳极上获得电子，析出金属铝：Al3+ + 3e = Al而其余的各种阳离子，如Ba2+, Na+之类，并不放电。但是电解质本身所含的电位比铝更正的元素，例如Si和Fe，却会在阴极上析出，使铝的纯度降低铝的纯度分类(1)原铝。通常是指用熔盐电解法在工业电解槽内制取的铝，其纯度一般为
9..5%-99.85%。（2）精铝。一般来自三层液精炼电解槽。在精炼槽内，原铝和铜配成的合金作为阳极，冰晶石-钡盐熔液作为电解质，析出在阴极上的精铝，其纯度通常在99.99-99.999%。（3）高纯铝。主要用区域熔炼法制取。选用精铝作原料，得到杂质质量分数不超过1×10-6的高纯铝。高纯铝还可用有机铝化合物物电解与区域熔炼相结合的方法制取。杂质情况：原铝中主要是铁和硅，此外还有镓、钛、钒、铜、钠、锰、镍、锌等。精铝产品中，主要杂质仍是铁和硅，但是锌、铜、镁、钠的含量接近铁，可能会超过硅。偏析法制取精铝基本原理：一般当原铝从熔融状态下徐缓冷却，到达其初晶点时，结晶析出纯度很高的铝粒，然后将此种铝粒跟剩余的铝液分离，便得到所要求的偏析法产物，可从
9..8%的原铝中提取到纯度为99.95%的铝,其提取率为5-10%。优点：产量大、能耗低、成本低；缺点：纯度低区域熔炼法制取高纯铝基本原理:在铝的凝固过程中,杂质在固相中的溶解度小于在熔融金属中的溶解度,因此,当金属凝固时,大部分杂质将汇聚在熔区内.如果逐渐移动熔区,则杂质会跟着转移,最后富集在试样的尾部.分离效果取决于元素的分配系数(固相浓度/液相浓度)分配系数:指杂质元素在固相中和在液相中的质量分配比率。分配系数小于1的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的尾部；分配系数大于1的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的头部；分配系数等于1的杂质元素在区域熔炼中难以分离。
题目解答
答案
冰晶石 氟化铝 氧化铝 氟化钙 氟化镁 氟化锂
解析
题目主要围绕铝电解的相关知识展开，包括铝电解槽的类型、阳极气体组成、电流效率、理论电耗、阳极效应、电解质组成等内容。其中关键信息是工业铝电解质的组成，明确提到“工业铝电解质中________和________是熔剂，________是炼铝原料，另外有的还添加______、________和______”，结合文中“冰晶石Na₃AlF₆可写作3NaF·AlF₃……普遍采用酸性电解质，此种电解质内含过量氟化铝”“添加剂的要求……氟化钙：降低熔点……氟化镁：降低熔点……氟化锂：降低熔点……”等内容，可确定熔剂为冰晶石、氟化铝，炼铝原料为氧化铝，添加剂为氟化钙、氟化镁、氟化锂。