ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Величины, характеризующие процесс электролиза из "Металлургия алюминия " Процессы диффузии и конвекция электролита, а также окисление анодными газами уменьшают концентрацию АР в при-катодном слое, способствуя образованию субиона. В конечном итоге эти процессы приводят к увеличению потерь тока на разряд А1 до АР. [c.231] Эти процессы также снижают выход металла, так как при их протекании ток расходуется бесполезно. [c.231] На аноде основным процессом является разряд кислородсодержащих ионов с образованием СО и СОа. [c.231] Основные потери электрического тока, а следовательно, и снижение производительности процесса при электролизе алюминия происходят из-за протекания трех первых реакций. [c.232] Современное представление о механизме явлений в анодном процессе при применении угольного анода исходит из того, что процесс горения состоит из стадий химической адсорбции кислорода на угле, образования промежуточных углерод-кислородных соединений типа С,0 , распада последних на СО и СО2 и десорбции этих газов с поверхности анода. [c.232] Общим для всех углеродистых материалов, независимо от технологии их изготовления, является то, что они кристаллизуются в форме гексагональных решеток, в узлах которых расположены атомы углерода. Активность различных точек на поверхности кокса угольного анода далеко не одинакова. Места с наибольшим нарушением правильности решетки наиболее химически активны, и в этих местах происходит хемосорбция кислорода на наименее активных участках наблюдается физическая адсорбция. [c.232] Хемосорбированный кислород частично раздвигает слои решетки графита. В таких условиях нельзя говорить о каком-либо определенном составе углерод-кислородных соединений. В общем виде их можно обозначить как С О , имея в виду, что соотношение индексов хм у является функцией времени, температуры, природы угольного электрода, плотности тока и некоторых других факторов. [c.232] В этих соединениях связи кислорода с углеродистой решеткой во времени перераспределяются, и процесс завершается формированием и десорбцией газообразных окислов углерода. [c.232] Эти процессы наблюдаются во время возникновения анодного эффекта, который характеризуется практически мгновенным ростом напряжения от 4,1—4,3 В при нормальном состоянии процесса электролиза до 35—60 В. При этом на границе соприкосновения анода с электролитом возникают мельчайшие искровые разряды. Возникновение анодного эффекта связано со снижением концентрации глинозема, так как при растворении его в электролите анодный эффект прекращается. [c.232] При анодном эффекте в отходящих газах концентрация Ср4 доходит до 30%. Отмечено, что с увеличением напряжения анодного эффекта концентрация фтористого углерода возрастает. [c.232] Однозначного объяснения причин возникновения анодного эффекта и механизма этого процесса при электролизе криолито-глиноземных расплавов до настоящего времени не найдено. Для объяснения причин анодного эффекта существуют две гипотезы. [c.233] Согласно первой из них причиной анодного эффекта служит ухудшение смачиваемости анода расплавленным электролитом вследствие уменьшения концентрации поверхностно активной окиси алюминия. Вторая гипотеза основывается на разряде ионов фтора на аноде с образованием Ср4 и СзР,,, так как начало выделения этих соединений совпадает с моментом возникновения анодного эффекта. Выделение на аноде соединений фтора приводит к изменению поверхности угольного анода и резкому повышению сопротивления на границе анод—электролит. [c.233] Ни одна из этих гипотез не объясняет до конца всех явлений, связанных с возникновением анодного эффекта. Например, трудно объяснить скачкообразный переход от нормального течения процесса электролиза к анодному эффекту совсем необъяснимо с точки зрения первой гипотезы отсутствие анодного эффекта при электролизе криолито-глиноземных расплавов с платиновым анодом даже при плотности тока выше 40 А/см вторая гипотеза не объясняет, в чем состоит изменение поверхности анода при разряде ионов фтора. [c.233] Рассматривая процессы, протекающие на электродах при электролизе криолито-глиноземных расплавов, можно констатировать, что единственным расходуемым при электролизе компонентом электролита является глинозем. Заметный разряд других ионов, таких как Ыа и Р, а следовательно, и значительный расход их, может происходить только в исключительных случаях — при отклонениях от нормальных условий протекания процесса. К нарушениям нормальных условий электролиза можно отнести повышение температуры и напряжения процесса, значительные отклонения от оптимального состава электролита, продолжительные анодные эффекты. [c.233] Большое влияние на эффективность процесса электролиза оказывает взаимодействие алюминия с криолито-глиноземным расплавом и, связанные с этим потери катодного металла. Это взаимодействие происходит в результате химических реакций металла с расплавом с образованием соединений низшей степени окисления — субсоединений. [c.233] Под растворимостью металла в расплавленной соли обычно понимают количество металла, которое при данной температуре переходит в солевой расплав, находящийся в равновесии с жидким металлом. Характер взаимодействия расплавленных солей с металлом зависит от активности присутствующих в расплаве компонентов. Различают два типа взаимодействия металла с расплавленными солями. [c.233] Очевидно, что при избытке КаР выше вероятность протекания второй реакции, а при избытке А1Рз — первой. Доказано, что протекание как первой, так и второй реакции облегчается в присутствии углерода. Влияние графита можно объяснить, тем что в условиях электролиза он связывает выделяющийся натрий в соединения типа ЫаС . Минимум потерь алюминия при этом отмечается в расплаве с криолитовым отношением около 2,0. [c.234] Растворимость алюминия в криолито-глиноземном расплаве составляет десятые доли грамма на 100 г расплава, однако потери металла при электролизе значительны, так как растворенный металл непрерывно окисляется анодными газами и равновесие приведенных реакций сдвигается вправо. [c.234] Вернуться к основной статье