Электролиттің құрамы

Алюминий астауларының электролиті ретінде криолит қолданылады.

Ол криолиттің құрамында таза криолиттің (3NaF·AlF₃) құрамына қарғанда артық мөлшерде (AlF₃)бар.

Электролиттегі молярлық қатынас криолиттік қатынас деп аталады.

Таза криолиттер үшін криолиттік қатынас (К.Қ)- ке 3 тең. Мұндай электролитті бейтарап электролиттер деп атайды. Криолиттік қатынастары 3 санынан кем электролиттерді қышқылдық, ал 3 санынан артық электролиттерді сілтілік электролиттер деп атайды.

Электролиттердің қасиеттерін арттыру үшін оларға CaF₂, MgF₂, NaCl, LiF сияқты тұздардың қоспаларын қосады.

Электролиздеу үшін электролиттің балқуы, тұтқырлығы, тығыздығы,электрөткізгіштік қасиеттері және алюминий тотығын еріте алатындығы өте маңызды рөл атқарады.

Электролиттің балқу қасиеті оның құрамына тәуелді.Таза криолитпен салыстырғанда қышқылдық және сілтілік электролиттердің балқу температуралары төменірек болып келеді. Бірақ криолиттік қатынас 3 санынан артық жағдайда катодта натрий иондары өз күшін жоя бастайды.

Шамадан артық қышқыл электролиттер ұшқыш болып келеді және алюминий тотығын нашар ерітеді, сондықтан өндірісте электролиз кезінде криолиттік қатынастары 2,5-2,8 сандары аралығындағы қышқылдық электролиттерді қолданады.

CaF₂ тұзының, әсіресе MgF₂ тұздарының қоспасы электролиттің балқу температурасын біраз төмендетіп, процеске жағымды әсер етеді.

Әйткенмен де бұл қоспалар электролиттегі алюминий тотығының еруін нашарлатады, сондықтан оларды аз мөлшерде (6-8%) енгізеді.

Электролиттің жұмыстық температурасы 940-950^оС шамасында, LiF тұзының қоспасы электролиттің температурасын 15^оС дейін төмендетіп, 4-7% электрэнергиясын үнемдеуге қол жеткізеді және қалдық газдардың құрамындағы фтордың бөлініп кетуін 20-50% дейін азайтады.

Балқыған 1000^оС криолиттегі алюминий тотығының ерігіштігі шамамен массалық 10-16,5 % құрайды.

Алюминий тотығы астаудың түбіне тұнып қалмау үшін электролиттің құрамындағы Al₂O₃ 8% жоғары асырмайды.

Балқыған алюминидің 950^оС температура шамасындағы тығыздығы 2,3 г/см³ тең, ал құрамында 5% алюминий тотығы бар криолиттің тығыздығы 2,1 г/см³ тең. Сондықтан электролиздеу кезіндегі бөлініп шыққан металл электролиттің астыңғы қабатында астаудың түбінде жатады, бұл құбылыс астаудың концтрукциясын жасауда біршама жеңілдетеді.

Электролиттің тығыздығы төмендеген сайын электролит пен металдың тығыздық айырмашылықтары жоғарлап, алюминидің жоғалымдарының төмендеуіне қолайлы жағдай туғызады.

MgCl₂, NaCl, LiF - қоспалары электролиттің тығыздығын төмендетеді, ал CaF₂, MgF₂ - қоспалары электролиттің тығыздығын керісінше жоғарлатады.

Электролиттің тұтқырлығы оның маңызды қасиеттерінің бірі болып саналады. Оған электролит компонентерінің диффузия жылдамдығы, одан металдың толық бөлінуі, анодтық газдарды шығару және басқа да электролиздеуде бірге жүретін процестер тәуелді.

Электролиттің тұтқырлығы төмендеген сайын электролиздің көрсеткіштері жоғарлайды. Криолиттік қатынастың 3 санынан төмен кемуі және CaF₂, MgF₂ – қоспалары электролиттің тұтқырлығын төмендетеді, ал сонымен қатар CaF₂, MgF₂ – қоспалары криолиттік балқымалардың тұтқырлығын жоғарлатады.

Электролиттің тұтқырлығына алюминий тотығының концентрациясы маңызды әсер етеді. Криолитке 10% Al₂O₃ қосса оның тұтқырлығы 23% жоғарлайды.

Электролитті сыйпаттайтын маңызды факторлардың бірі - оның электрөткізгіштігі, өйткені электролиттің қабаттарында ең жоғарғы кернеу құламасы орын алады және процестің қалыпты температурасын ұстап тұру үшін (950 ^оС) керекті джоулдік жылу өріс алады.

Ең жоғарғы электрөткізгіштің иегері NaF-қоспасы, ал AlF₃ мен Al₂O₃ мөлшерлерінің жоғарлауы электролитте электрөткізгіштікті төмендетеді.

CaF₂ мен MgF₂ - қоспалары балқыманың электрөткізгіштігін біразға төмендетеді, ал керісінше балқыманың электрөткізгіштігін NaCl, LiF - қоспалары жоғарлатады.