Состав электролита

Электролиты —это жидкие или твердые вещества и системы, в которых в сколько-нибудь заметной концентрации присутствуют ионы, обусловливающие прохождение электрического тока. Ионы, образующиеся в результате электролитической диссоциации, несут положительный (катионы) или отрицательный (анионы) заряд. Образовавшиеся ионы переносят электрический заряд в электролите. Вторая основная роль электролита – растворить соединение, подвергающееся электролизу, так как физико-химические свойства этого соединения как правильно не позволяют вести электролиз этого соединения в чистом виде.

До настоящего времени единственным применяющимся в крупномасштабном промышленном производстве способом получения металлического алюминия является электролитическое разложение его оксида, растворенного в расплавленном криолите Na3AlF6 (или ЗNаF.AlF3).

С 1886 г., когда Эру во Франции и Холл в Америке практически одновременно предложили использовать в качестве электролита для электролиза алюминия криолито-глиноземный расплав. электролит принципиально не изменился. Все многочисленные попытки изыскания лучшего состава электролита для процесса электролиза алюминия, не увенчались успехом.

Применяемый в настоящее время для электролиза алюминия промышленный электролит в основном состоит из обогащенного фтористым алюминием криолито-глиноземного расплава, свойств которого улучшены добавками различных химических соединений.

Сумма этих добавок, как правило, не превышает 8—10%. Наибольшее распространение в качестве добавок к промышленному электролиту получили следующие соединения: CaF2, LiF, NaCl. MgF2. Основное назначение добавок — снижение температуры плавления электролита и увеличение его электропроводности. Однако все добавки приводят в той или иной степени к снижению растворимости глинозема в электролите, что ограничивает их содержание в промышленном электролите.

В промышленных электролитах практически всегда содержится 2—3 % CaF2, поступающего в виде примеси с сырьем.

Кроме того, с исходными материалами в электролит поступают следующие примеси: Fe2О3, SiO2, P2O5, V2O5, SO42-.CuO и др. Следует помнить, что ионы металлов, электродный потенциал которых более электроположительный, чем потенциал алюминия, разряжаются в процессе электролиза и загрязняют алюминий. Поэтому к степени чистоты сырья для производства алюминия всегда предъявляются повышенные требования.

В практике электролиза алюминия принято выражать состав электролита молекулярным отношением его составляющих NaF:AlF3, так называемым криолитовым отношением. Следовательно, для криолита (ЗNаF.А1F3) молекулярное отношение равняется 3. При избытке в составе электролита фтористого алюминия криолитовое отношение будет меньше трех (кислые электролиты), а при избытке фтористого натрия —больше трех (щелочные электролиты).

Ниже приведено содержание основных компонентов и кислых промышленных электролитах различного состава, % (по массе):