Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-LiF-CaF2-MgF2熔體中Al2O3的溶解度

方 釗，程伍丹，辛鵬飛，田忠良，周 亮，張文根，沈 冰，張正英，賴延清

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Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-LiF-CaF2-MgF2熔體中Al2O3的溶解度

方 釗1，程伍丹1，辛鵬飛2，田忠良2，周 亮3，張文根2，沈 冰3，張正英3，賴延清2

(1. 西安建筑科技大學(xué) 冶金工程學(xué)院，西安 710055；2. 中南大學(xué) 冶金與環(huán)境學(xué)院，長沙 410083；3. 青海西部水電有限公司，海東 810800)

采用旋轉(zhuǎn)剛玉片?氮氧分析法研究中熔體中K3AlF6、LiF和AlF3含量對其Al2O3溶解度的影響，探討熔體物相組成、溫度及過熱度對Al2O3溶解度的影響機(jī)制。結(jié)果表明：K3AlF6、LiF及AlF3通過影響熔體物相組成對Al2O3溶解度產(chǎn)生影響；K3AlF6的添加有助于提高熔體Al2O3溶解度，但LiF和AlF3的添加會對熔體Al2O3溶解度產(chǎn)生不利影響。在相同熔體溫度條件下，與過熱度相比較，K3AlF6對Al2O3溶解度的影響較大，且Al2O3溶解度隨K3AlF6含量的增加而增加，且增加幅度分別為0.46%和0.16%；LiF含量的增加會使熔體Al2O3溶解度顯著減低，降幅最高可達(dá)21.64%。在相同溫度下，AlF3對熔體Al2O3溶解度影響較??；但在相同過熱度條件下，AlF3含量的增加將明顯降低Al2O3的溶解度，降幅最高可達(dá)8.20%。

鋁電解；鉀冰晶石；電解質(zhì)；溶解度；氧化鋁

鋁是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和國防科技工業(yè)發(fā)展不可缺少的重要基礎(chǔ)原材料，其生產(chǎn)量、消費(fèi)量僅次于鋼鐵。2016年，全球原鋁總產(chǎn)量為5989萬t，而我國原鋁產(chǎn)量自2002年以來，一直位居全球第一，2016年的達(dá)3164萬t，占全球總產(chǎn)量的52.8%[1]。為了緩和原鋁工業(yè)快速發(fā)展引起的鋁土礦資源相對不足的矛盾，國內(nèi)除進(jìn)口大量高品質(zhì)鋁土礦資源外，也對產(chǎn)自河南、山西等地富含堿金屬元素的中低品位鋁土礦資源加以開發(fā)利用，導(dǎo)致鋁電解用原料Al2O3中的雜質(zhì)元素Li和K的含量相對較高，并不斷在電解槽內(nèi)得以富集，從而使電解質(zhì)組成發(fā)生改變并形成富含Li、K鹽的復(fù)雜鋁電解質(zhì)體系Na3AlF6-AlF3-LiF-KF- CaF2-MgF2-Al2O3(據(jù)報(bào)道，電解質(zhì)中Li鹽和K鹽含量二者之和最高可達(dá)10%~14%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))[2?7]。

現(xiàn)行原鋁生產(chǎn)工藝一直沿用1886年HALL等[8]提出的Hall-Héroult熔鹽電解法，該生產(chǎn)過程順利進(jìn)行的關(guān)鍵在于Al2O3能否溶解進(jìn)入鋁電解質(zhì)中。為此，研究人員不但研究了Al2O3在Na3AlF6-AlF3熔體中的溶解特征，也針對該體系內(nèi)含有添加劑如CaF2、MgF2以及Li鹽和K鹽時構(gòu)成的Na3AlF6-AlF3-CaF2- MgF2-LiF或Na3AlF6-AlF3-CaF2-MgF2-KF體系進(jìn)行了研究[8?9]。如SKYBAKMOEN等[10]、?DEGARD等[11]和VASYONINA等[12]針對氟化物Na3AlF6-Li3AlF6- AlF3及添加有CaF2、MgF2的電解質(zhì)，研究了Al2O3在該熔體中的溶解度。LI等[13]、周傳華等[14]和孟慶勇等[15]研究Al2O3在初晶溫度為750~900 ℃范圍內(nèi)的氟化物Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔體中的溶解度并獲得了經(jīng)驗(yàn)公式。楊建紅等[16?17]通過對Al2O3在NaF-KF-AlF3體系中溶解度的研究，認(rèn)為體系中添加NaF、LiF、CaF2后，熔體溶解Al2O3的能力降低，其影響順序?yàn)長iF、NaF、CaF2，且電解質(zhì)中形成了NaCaAlF6和Na3Li3(AlF6)2等復(fù)合鹽，離子團(tuán)AlF63?的增加會降低熔體對Al2O3的溶解能力。盡管針對同時富含K-Li鹽的Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-LiF熔體，黃有國等[18]研究了其溶解Al2O3的能力，但是，該研究采用的熔體組成中，K3AlF6含量(K3AlF6在Na3AlF6+K3AlF6中的含量，下同)為0~40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，AlF3含量為20%~24%。顯然，這種低NaF與AlF3摩爾比組成的氟化物熔鹽體系，與現(xiàn)行鋁電解生產(chǎn)中所采用的電解質(zhì)組成存在較大差異。

因此，針對Al2O3在Li鹽和K鹽共存的鋁電解質(zhì)Na3AlF6-K3AlF6-LiF-AlF3中溶解行為的研究還不夠完善，特別是當(dāng)電解質(zhì)中還含有添加劑CaF2、MgF2等時，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更是缺乏。本文作者以與現(xiàn)行工業(yè)電解質(zhì)相接近的熔體組成Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-LiF-KF- CaF2-MgF2為對象，研究Al2O3在該電解質(zhì)組成中的溶解度以及熔體K3AlF6、LiF和AlF3含量對其溶解度的影響，以期獲得電解質(zhì)組成與Al2O3在熔體中溶解度的關(guān)系，為現(xiàn)行鋁電解生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)與調(diào)整提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用原料Na3AlF6、K3AlF6、LiF、CaF2和MgF2均為分析純試劑；AlF3為工業(yè)純，其在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)蒸餾提純后使用；本實(shí)驗(yàn)中采用旋轉(zhuǎn)剛玉片法[10]測定Al2O3在鋁電解質(zhì)中的溶解度，所使用剛玉片來自上海五聯(lián)新型陶瓷有限公司，其Al2O3含量大于99%。所有原料使用前均置于180 ℃的真空干燥箱中恒溫24 h以上，以消除水份的影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。按電解質(zhì)組份Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-LiF-KF-CaF2-MgF2(CaF2和MgF2的含量分別固定為5%和2%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)), Na3AlF6、K3AlF6、AlF3、LiF和KF根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需要的比例稱量后進(jìn)行充分混合，與高純石墨坩堝一起置于氣氛實(shí)驗(yàn)電爐中，通入保護(hù)性氣體N2(避免升溫過程電解質(zhì)組份的氧化)30 min，再開始升溫至目標(biāo)溫度。待電解質(zhì)充分熔化后，將帶有剛玉片的不銹鋼桿浸入熔體中并以100 r/min速度攪拌；同時，每30 min取電解質(zhì)樣一次，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后分析熔體中的Al2O3濃度。為減小電解質(zhì)揮發(fā)帶來的誤差，實(shí)驗(yàn)過程在盛裝熔體的石墨坩堝上蓋剛玉片。

1.3 分析檢測

由于本實(shí)驗(yàn)所采用的電解質(zhì)中，僅Al2O3為含氧物質(zhì)，可以通過分析電解質(zhì)中的氧含量來獲得熔體中Al2O3濃度。因此，對所取電解質(zhì)試樣中Al2O3濃度采用紅外氮氧分析儀(LECOTC?400)進(jìn)行分析[9, 17]。電解質(zhì)物相組成分析是在Rigaku3014衍射儀上進(jìn)行，Cu靶，石墨單色器，掃描范圍為5°~85°，掃描速度為0.04 (°)/min。

圖1 Al2O3溶解度測定裝置示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 熔體中Al2O3溶解度的確定

圖2所示為Al2O3在電解質(zhì)熔體中濃度與溶解時間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)開始的1 h內(nèi)，熔體中Al2O3濃度增加迅速，隨后，增速逐漸放緩。當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3.5 h后，隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，Al2O3在熔體中的濃度變化很小(濃度變化范圍僅為0~0.02%)，這表明Al2O3在熔體中的濃度達(dá)到飽和，此時的濃度即為該條件下Al2O3在熔體中的溶解度。

圖2 Al2O3溶解濃度與溶解時間關(guān)系圖

2.2 鉀鹽對含鋰電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響

表1所列為相同熔體溫度、不同AlF3含量條件下K3AlF6含量對電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響。從表1中可以看出，隨著K3AlF6含量的增大，熔體中Al2O3的溶解度逐漸增加，說明對于含鋰工業(yè)電解質(zhì)體系，鉀鹽同樣有助于提高Al2O3在其中的溶解度。在LiF含量為1%、AlF3含量為11%的條件下，當(dāng)K3AlF6含量從6%增加到9%時，熔體中Al2O3的溶解度將從5.46%增加到5.77%，Al2O3溶解度提高了0.31%；而當(dāng)K3AlF6含量繼續(xù)從9%增加到12%時，熔體中Al2O3的溶解度進(jìn)一步增加到了5.91%，比K3AlF6含量為9%時的溶解度，熔體中Al2O3的溶解度增加了0.14%。

表1 K3AlF6含量對不同AlF3含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響

表2所列為LiF含量為3%、熔體溫度為925 ℃時不同AlF3含量電解質(zhì)體系中K3AlF6含量對熔體Al2O3溶解度的影響。從表2中可以看出，在AlF3為13%的條件下，當(dāng)K3AlF6含量從6%增加到9%時，熔體的Al2O3溶解度從5.16%提高到了5.33%，Al2O3溶解度增加了0.28%。當(dāng)K3AlF6含量進(jìn)一步增加到12%時，Al2O3的溶解度比K3AlF6含量為9%時又增加了0.11%。由此可見，在熔體溫度相同的條件下，隨著K3AlF6含量的提高，Al2O3在熔體中的飽和含量不斷提高，說明K3AlF6含量的提高，有助于提高電解質(zhì)的Al2O3溶解能力。

Al2O3在電解質(zhì)中的溶解過程伴隨著一系列極為復(fù)雜的反應(yīng)，由于高溫熔鹽的特殊性，對其溶解過程細(xì)節(jié)尚缺乏具體研究，通過拉曼光譜，研究人員對Al2O3在電解質(zhì)中的溶解機(jī)理有所認(rèn)識，反應(yīng)方程式(1)~(5)即說明了Al2O3在電解質(zhì)中的溶解過程[19?21]：

表2 K3AlF6含量對不同AlF3含量電解質(zhì)Al2O3溶解度的影響

表3 K3AlF6對不同AlF3含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響

表4 K3AlF6對不同AlF3含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響

表5所列為相同熔體溫度時不同LiF含量條件下K3AlF6含量對熔體Al2O3溶解度的影響。從表5中可以看出，隨著K3AlF6含量的增加，熔體的Al2O3溶解度逐漸增加。在LiF含量為2%的條件下，當(dāng)K3AlF6含量從6%增加到12%時，K3AlF6含量每增加1%，熔體的Al2O3溶解度平均增加0.09%；而在LiF含量為3%的條件下，當(dāng)K3AlF6含量從6%增加到12%時，K3AlF6含量每增加1%，熔體的Al2O3溶解度平均增加0.08%。由此可以看出，不同LiF含量條件下，K3AlF6含量的增加所引起的Al2O3溶解度的增幅，基本一致。

表6所列為相同過熱度、不同LiF含量條件下K3AlF6含量對熔體Al2O3溶解度的影響。從表6可以看出，在過熱度為10 ℃、LiF含量為1%的條件下，當(dāng)K3AlF6含量從6%增加到12%時，K3AlF6含量每增加1%，熔體Al2O3溶解度平均增加0.02%；而在LiF含量為3%的條件下，當(dāng)K3AlF6含量從6%增加到12%時，K3AlF6含量每增加1%，熔體Al2O3溶解度平均增加0.05%。由此可以看出，在LiF含量較高的情況下，隨著K3AlF6含量的增加，熔體的Al2O3溶解度增幅較大。

表5 K3AlF6含量對不同LiF含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度影響

2.3 鋰鹽對含鉀工業(yè)鋁電解質(zhì)體系A(chǔ)l2O3溶解度的影響

圖3所示為不同AlF3含量條件下熔體中LiF含量對Al2O3溶解度的影響。結(jié)果表明，在相同熔體溫度或相同過熱度的條件下，熔體中LiF的添加均會導(dǎo)致Al2O3溶解度的降低，且降低幅度較大。

表6 K3AlF6對不同LiF含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度 影響

圖3 不同AlF3含量條件下熔體LiF含量對Al2O3溶解度的影響

從圖3中可以看出，在AlF3含量為11%的條件下，當(dāng)LiF含量從1%增加到4%時，熔體Al2O3溶解度從5.77%降低到了5.18%，熔體中每添加1%的LiF，Al2O3溶解度的平均降低值為0.20%。通過對比可以看出，熔體中LiF的添加所引起的Al2O3溶解度的降低幅度大于K3AlF6的添加所引起的Al2O3溶解度的提高 幅度。

圖4所示為相同過熱度不同AlF3含量條件下熔體LiF含量對Al2O3溶解度的影響。從圖4中可以看出，在熔體AlF3含量為11%的條件下，隨著熔體LiF含量的提高，Al2O3溶解度顯著降低。同時，從圖4中還可以看出，熔體中LiF含量每添加1%，熔體Al2O3溶解度分別降低0.16%、0.38%、0.52%。降幅超過了相同熔體溫度條件下LiF對熔體Al2O3溶解度的影響。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因仍歸結(jié)為Al2O3溶解過程的熱效應(yīng)。在AlF3含量為11%、K3AlF6含量為9%的熔體中，當(dāng)LiF從1%增加至2%、3%和4%時，熔體的初晶溫度將從899.3 ℃分別降低到892.8、887.8和885.1 ℃。在保持過熱度相同的情況下，隨著初晶溫度的降低，熔體溫度將隨初晶溫度的降低而降低。由于Al2O3在溶解過程中，與熔體中的其他離子絡(luò)合而生成新的更復(fù)雜Al—O—F絡(luò)合離子，而熔體溫度的降低不利于新的絡(luò)合離子生成，從而表現(xiàn)出Al2O3溶解度降低。因此，在溫度和LiF的共同作用下，熔體中的Al2O3溶解度的降低幅度顯著。

圖4 不同AlF3含量條件下LiF含量對熔體Al2O3溶解度的影響

圖5所示為相同熔體溫度不同K3AlF6含量條件下熔體LiF含量對熔體Al2O3溶解度的影響。從圖5中可以看出，在不同K3AlF6含量條件下，隨著熔體中LiF含量的增加，熔體中Al2O3的溶解度均呈明顯的降低趨勢。當(dāng)K3AlF6含量為6%、LiF含量從1%增加到4%時，熔體Al2O3溶解度從5.46%降低到了5.03%，降低值為0.43%；而當(dāng)K3AlF6含量為12%、LiF含量從1%增加到4%時，熔體Al2O3溶解度從5.91%降低到5.31%，降低值為0.6%。

已有研究表明[10, 25]，在相同熔體溫度不含鉀鹽的電解質(zhì)體系當(dāng)中，LiF含量每增加1%，熔體的Al2O3溶解度平均降低0.28%。相比之下，在含鉀電解質(zhì)體系當(dāng)中，當(dāng)LiF含量為1%~3%時，LiF對熔體Al2O3溶解度的影響小于不含鉀電解質(zhì)體系中LiF的影響；而當(dāng)LiF從3%增加到4%時，在含鉀電解質(zhì)體系中，LiF對熔體Al2O3溶解度的影響，相對較大。

圖5 不同K3AlF6含量條件下LiF含量對熔體Al2O3溶解度的影響

圖6所示為相同過熱度不同K3AlF6含量條件下LiF對熔體Al2O3溶解度的影響。從圖6中可以看出，在不同K3AlF6含量條件下，LiF的添加均對熔體的Al2O3溶解度有明顯的降低作用。在K3AlF6含量為12%的條件下，當(dāng)LiF含量從1%增加到2%、3%和4%時，熔體的Al2O3溶解度分別降低了0.15%、0.18%和0.59%。文獻(xiàn)[25]中的研究表明，在過熱度相同的條件下，在不含鉀鹽的電解質(zhì)體系中，當(dāng)LiF含量從1%增大到2%、3%和4%時，熔體的Al2O3溶解度分別降低了0.63%、0.62%、0.55%?？梢钥闯觯诤涬娊赓|(zhì)體系當(dāng)中，當(dāng)LiF含量為1%~3%時，LiF對熔體Al2O3溶解度的影響小于不含鉀電解質(zhì)體系中其對熔體Al2O3溶解度的影響；而當(dāng)LiF從3%增加到4%時，在含鉀電解質(zhì)體系中，LiF的影響，相對較大。

圖6 LiF對不同K3AlF6含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的 影響

2.4 AlF3對含鉀、鋰鹽工業(yè)鋁電解質(zhì)Al2O3溶解度的影響

表7所示為相同熔體溫度不同K3AlF6含量條件下AlF3含量對熔體Al2O3溶解度的影響。從表7中可以看出，隨著熔體中AlF3含量的增加，熔體的Al2O3溶解度隨之降低。在LiF含量為3%、K3AlF6含量為9%的條件下，當(dāng)AlF3含量從9%增加到13%時，熔體Al2O3溶解度從5.59%降低到5.33%。

研究表明[27?29]，當(dāng)Al2O3在熔體中的濃度較低時，會發(fā)生式(6)和式(7)所示的反應(yīng)：

5NaAlF4(s)=Na5Al3F14(s) + 2AlF3(s)

表7 不同K3AlF6含量條件下AlF3含量對熔體Al2O3溶解度的影響

圖7 不同AlF3含量電解質(zhì)淬冷物的物相分析

表8所列為相同過熱度不同K3AlF6含量條件下AlF3含量對熔體Al2O3溶解度的影響。從表8中可以看出，隨著AlF3含量的增加，熔體Al2O3溶解度均呈現(xiàn)出降低的趨勢。且與相同熔體溫度條件下AlF3的影響相比，其所導(dǎo)致的熔體Al2O3溶解度的降低，更為顯著。

由表8可知，當(dāng)熔體中AlF3含量從9%增加到13%時，Al2O3在其中的溶解度將從5.08%降低至4.55%。相比之下可以看出，熔體Al2O3溶解度受AlF3的影響大于相同熔體溫度條件下AlF3的影響。這主要是由于在相同過熱度條件下，熔體Al2O3溶解度的變化受AlF3含量和溫度兩者的共同影響。

表9所示為相同溫度不同LiF含量條件下AlF3對熔體Al2O3溶解度的影響。從表9中可以看出，在LiF含量為1%的條件下，當(dāng)AlF3含量從9%增加到13%時，熔體的Al2O3溶解度從5.85%降低到5.72%；而在熔體中LiF含量為4%的條件下，當(dāng)AlF3含量從9%增加到13%時，熔體的Al2O3溶解度將從5.31%降低到5.02%?？梢?，熔體中LiF的增加將強(qiáng)化AlF3對熔體Al2O3溶解度的降低作用。

表8 AlF3對不同K3AlF6含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響

表9 AlF3對不同LiF含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響

表10所列為相同過熱度不同LiF含量條件下AlF3對熔體Al2O3溶解度的影響。相比之下。由圖10可以看出，在相同過熱度條件下，AlF3含量對Al2O3溶解度的影響大于相同熔體溫度條件下其對熔體Al2O3溶解度的影響。這主要是由于相同過熱度條件下，熔體Al2O3溶解度受AlF3含量與熔體溫度共同作用的影響。隨著熔體中AlF3含量的提高，電解質(zhì)熔體的初晶溫度隨之降低，因此，在保持熔體過熱度為10 ℃的條件下，增加熔體中AlF3的含量，會導(dǎo)致實(shí)際的熔體溫度降低；同時，AlF3自身也會對Al2O3在熔體中的溶解過程產(chǎn)生抑制作用。受AlF3和熔體溫度兩者的共同作用，在相同過熱度條件下，AlF3會對熔體的Al2O3溶解度產(chǎn)生更為顯著的影響，即熔體中AlF3含量的增加所引起的熔體Al2O3溶解度的降低幅度，更為顯著。

表10 AlF3對不同LiF含量電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的影響

3 結(jié)論

1) 鉀冰晶石(K3AlF6)的添加有助于提高含鋰熔鹽電解質(zhì)體系中Al2O3的溶解度。在相同熔體溫度條件下，K3AlF6含量對熔體Al2O3溶解度的影響大于相同過熱度條件下K3AlF6含量對熔體Al2O3溶解度的影響。在熔體溫度為925 ℃，當(dāng)熔體K3AlF6含量從6%增加到12%時，熔體Al2O3溶解度從5.41%增加到5.87%，增幅為0.46%。而在相同條件下，當(dāng)熔體過熱度均為10 ℃時，隨著熔體K3AlF6含量的增加，熔體Al2O3的溶解度從5.10%增加到5.26%，增幅僅為0.16%。

2) LiF的添加會導(dǎo)致含鉀電解質(zhì)熔體Al2O3溶解度的降低。在熔體過熱度相同的條件下，LiF對熔體Al2O3溶解度的影響比相同熔體溫度條件下，其對熔體Al2O3溶解度的影響大。在熔體溫度為925 ℃，當(dāng)熔體LiF含量從1%增加到4%時，熔體Al2O3的溶解度從5.72%降低到5.02%，降幅為12.24%；而在相同條件下，當(dāng)熔體過熱度均為10 ℃時，隨著熔體中LiF含量的增加，熔體Al2O3的溶解度將從5.13%降低到4.02%，降幅達(dá)到了21.64%。

3) 隨著熔體AlF3含量的增加，Al2O3在其中的溶解度均呈降低趨勢，且在過熱度相同的條件下，AlF3對Al2O3溶解度的影響大于相同熔體溫度條件下AlF3的影響。在熔體溫度為925 ℃，當(dāng)AlF3含量從9%增加到13%時，熔體中Al2O3的溶解度將從5.97%降低到5.87%；而在相同條件下，當(dāng)熔體過熱度均為10 ℃時，隨著熔體中AlF3含量的增加，熔體中Al2O3的溶解度將從5.73%降低到5.26%。

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(編輯 李艷紅)

Al2O3solubility in Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-LiF-CaF2-MgF2molten salts

FANG Zhao1, CHENG Wu-dan1, XIN Peng-fei2, TIAN Zhong-liang2, ZHOU Liang3,ZHANG Wen-gen2, SHEN Bing3, ZHANG Zheng-ying3, LAI Yan-qing2

(1. School of Metallurgical Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China;2. School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, China;3. Qinghai Western Hydropower Company Limited, Haidong 810800, China)

The influences of K3AlF6, LiF and AlF3contents on Al2O3solubility were investigated by rotating conindum tablet. The influencing mechanism of melt composition, temperature and superheat on Al2O3solubility were also discussed. The results show that Al2O3solubility is affected by K3AlF6, LiF and AlF3through altering melt composition. Adding K3AlF6contributes to increase the Al2O3solubility, while LiF and AlF3have negative effects on Al2O3solubility. Under the same melt temperature, the effect of K3AlF6content is a little greater than that when superheat keeps identical, and with the increase of K3AlF6, the growing rate of Al2O3solubility are 0.46% and 0.16%, respectively. The increase of LiF reduces the Al2O3solubility evidently and the largest drop reaches 21.64%. When the temperature keeps identical, the effect of AlF3content on Al2O3solubility is minor. But when superheat keeps identical, the effect of AlF3content is obvious, the largest drop reaches 8.20%.

aluminum electrolysis; potassium cryolite; electrolyte; solubility; aluminum oxide

Project(51574191) supported by the National Natural Science Foundation of China

2017-11-29;

2018-01-28

LAI Yan-qing; Tel: +86-731-88876454; E-mail: laiyanqing@csu.edu.cn

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2018.03.22

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51574191)

2017-11-29；

2018-01-28

賴延清，教授，博士；電話：0731-88876454；E-mail：laiyanqing@csu.edu.cn

1004-0609(2018)-03-0618-10

TF821

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