余熱回收型鋁電解槽用熔鹽物性的研究.pdf

1、工業(yè)鋁電解槽的電能利用率不足50％，其余50％以熱量的形式散失，屬于無謂損失。如果能將這部分散失的熱量利用起來，將大大提高鋁電解槽的能量利用效率。余熱回收型鋁電解槽就是基于這一想法而提出來的。東北大學的王兆文課題組設計了一種新型的余熱回收型鋁電解槽，該槽的特點是采用熔鹽作為換熱介質(zhì)，大大地提高了余熱的利用率。余熱回收型電解槽用到兩種熔體，一種是參與電化學反應的鋁電解質(zhì)體系;另一種是用于熱交換的熔鹽。因此有必要對這兩種體系的物理化學性質(zhì)作

2、深入的研究。本文將主要研究Na3AlF6-AlF3-CaF2-Al2O3-NaCl鋁電解質(zhì)體系的初晶溫度及電導率和NaNO3-KNO3-NaNO2蓄熱熔鹽體系的電導率。
　　初晶溫度的測量采用步冷曲線法，采用1℃/min的降溫速度;電導率的測量采用固定電導池常數(shù)法。本文研究了氯化鈉含量及電解質(zhì)分子比對Na3AlF6-AlF3-CaF2-Al2O3-NaCl鋁電解質(zhì)體系的初晶溫度的影響。在電導率研究方面，主要考察了熔體組成和溫度對電

3、導率的影響。實驗結(jié)果表明:
　　1、對Na3AlF6-AlF3-4％CaF2-3％Al2O3-NaCl熔鹽體系電解質(zhì)的初晶溫度的測定數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到如下初晶溫度的回歸方程:t/℃=978.412-4.078W(AlF3)-13.341W(NaCl)+0.619W(AlF3)2+1.210w(NaCl)2+1.052W(AlF3)W(NaCl)0.034W(AlF3)3-0.050W(NaCl)3-0.040W(AlF3)W(

4、NaCL)2-0.070w(AlF3)2w(NaCL)
　　式中，t為鋁電解質(zhì)初晶溫度，℃;w(AlF3)為過剩氟化鋁質(zhì)量分數(shù)，0～15.33％;w(NaCl)為氯化鈉質(zhì)量分數(shù)，1～9％，判定系數(shù)R2為0.989，標準估計誤差為3.23℃，總體不確定性低于1％;
　　2、在低分子比下，氯化鈉做添加劑對初晶溫度的降溫幅度比氟化鋰做添加劑的潛力要大，在CR=2.0時降溫幅度為9.1℃/％NaCl(wt)，而CR從2.2變化到3.

5、0時，其降溫幅度為（4.3到5.5）℃/％NaCl(wt)。氯化鈉做添加劑能大大提高電解質(zhì)的電導率?？紤]到經(jīng)濟因素，在CR小于2.0時，NaCl是較好的低溫鋁電解質(zhì)添加劑;
　　3、相同溫度不同組分下，隨著NaNO3、NaNO2百分含量的增加，混合體系熔鹽電導率呈上升趨勢，說明NaNO3、NaNO2的含量增加可使混合熔鹽的電導率的增大，但NaNO2的影響比NaNO3大;隨著KNO3百分含量的增加，混合體系熔鹽電導率呈下降趨勢，說明