• Металлургия алюминия
• Способы получения алюминия
• Альтернативные способы получения алюминия
• Основные компоненты электролита
  • Компоненты электролита
  • Солевые системы
• Свойства электролитов

Солевые системы

Как уже отмечалось, в первом приближении электролит можно представить в виде смеси Na3AlF6 — AlF3 — Аl203. Однако в пусковой период в электролите алюминиевых электролизеров имеется избыток фторида натрия. Поэтому в общем случае электролит следует представлять не как тройную систему Na3AlF6 — AlF3 — Аl203, а как тройную взаимную систему 6NaF + Аl203 о 2AlF3 + 3Na20.

Как видно, в электролите образуется новое химическое соединение NaAl02 — алюминат натрия, отличное от остальных компонентов системы по своим кристаллооптическим характеристикам.

Получающаяся система состоит из четырех веществ, но независимых составляющих в ней только три, поэтому система трехкомпонентная. В отличие от обычных тройных систем в ней протекает реакция взаимного обмена, а такие системы называются взаимными. Система не имеет практического значения и в дальнейшем рассматриваться не будет.

Интерес для промышленных электролитов представляют некоторые двойные системы, и в первую очередь система NaF - AIF3.

Система NaF — AIF3 Фазовая диаграмма этой системы была впервые получена П.П. Федотьевым и В.П. Ильинским и в дальнейшем уточнена некоторыми другими авторами. В системе имеется одно конгруэнтно плавящееся соединение — Na3AlF6 и два инконгруэнтных соединения — 5NaF-3AlF3 (Na5Al3Fu) и NaAlF4. Тетрафторалюминат натрия (NaAlF4) существует в очень узком интервале температур, от 680 до 710 °С. При температуре 680 °С происходит распад NaAlF,а при 710 °С он плавится с разложением, образуя кристаллы AlF3 и расплав, содержащий 47 %(мол.) AlF3.

Существование тетрафторалюмината натрия до сих пор остается спорным, так как при высоких содержаниях фторида алюминия резко возрастает давление пара и измерение температуры кристаллизации чрезвычайно затрудняется. Однако наличие NaAlF4 в парах доказано исследованиями давления пара и рентгеноструктурным анализом возгонов . Кроме того, если закаливать расплав, содержащий эквимольное количество фторидов алюминия и натрия, то в твердых образцах обнаруживается до 75 % NaAlF4. Это означает, что при быстром охлаждении реакция не успевает пройти полностью.

Система Na3AlF6 — Аl2О имеет большое практическое и теоретическое значение и поэтому стала предметом многочисленных исследований. Так, первыми исследованиями показано наличие твердых растворов глинозема в криолите. Позднее был установлен простой эвтектический характер диаграммы. Кроме того, имеются значительные расхождения абсолютных величин температур начала кристаллизации.

Это обусловлено тем, что система Na3AlF6 — Аl203 склонна к переохлаждению из-за повышенной вязкости расплавов и, следовательно, затруднениям в процессе кристаллизации. Наиболее достоверной следует считать диаграмму, полученную в работе. Авторы приняли меры против переохлаждения: медленное охлаждение, применение кристаллов криолита в качестве затравки и перемешивание.