Поверхностное натяжение

Изменение поверхностного натяжения двойных расплавленных смесей NaF и A1F3 на границе с газовой фазой (В. Г. Живов) при 1000° С показывает, что чистый фторид натрия характеризуется наибольшим значением поверхностного натяжения (199,8 дн/см). С возрастанием содержания A1F3 поверхностное натяжение падает, причем для криолита оно составляет 145,5 дн/см, а для смеси с 50% (мол.) A1F3 — 86,3 дн/см.

Поверхностное натяжение расплавленной смеси NaF + AlF3 на границе с газовой фазой практически не изменяется под влиянием растворенного глинозема. Поверхностное натяжение металлического алюминия при 1000° С равно 454 дн/см, т. е. более чем в три раза выше, чем криолита.

Вследствие высокого поверхностного натяжения алюминий на подине ванны имеет выпуклый мениск; электролит же смачивает угольную футеровку, проникая под слой металла.

Мерой поверхностного натяжения расплавленной соли на границе с твердой фазой служит краевой угол смачивания капли этой соли (9 ) на твердой поверхности (рис. 69). Краевые углы меньше 90 град, характеризуют низкое поверхностное натяжение а, больше 90 град. — высокое поверхностное натяжение (б).

В двойной системе NaF — A1F3 чистый фторид натрия характеризуется наибольшим краевым углом смачивания на углеродистом материале, а следовательно, наименьшим поверхностным натяжением на границе с углем. Под влиянием A1F3 краевой угол (поверхностное натяжение на границе с углем) возрастает, достигая своего наибольшего значения для криолита, после чего (8) остается практически неизменным (см. рис. 69, а). Это указывает на то, что в расплавленной системе NaF—A1F3 фторид натрия (катион Na+) является поверхностно активным, снижающим поверхностное натяжение расплава на границе с углем. Фторид алюминия (катион А13+), напротив, поверхностно неактивен. Фториды кальция и магния (катионы Са2+ и Mg2+) также поверхностно неактивны: они несколько повышают поверхностное натяжение расплавленного криолита на границе с твердой фазой.

На рис. 67, видно, что если в расплавленном криолите растворен глинозем (присутствует анион О2-), то краевой угол смачивания расплава (поверхностное натяжение) на границе с твердой углеродистой поверхностью резко снижается.

Неодинаковой поверхностной активностью расплавленных солей на границе с твердой фазой обусловливается избирательное поглощение солей твердыми материалами. Фторид натрия, концентрирующийся при электролизе на границе раздела электролит — катод, будет поглощаться углеродистым материалом катода. Демонтаж старых алюминиевых ванн показывает, что катодные блоки пропитаны расплавом с повышенным содержанием фторида натрия.

Измерения поверхностного натяжения криолитового расплава на границе с жидким алюминием показывают, что без наложения постоянного тока A1F3, MgF2 и CaF2 (соответствующие катионы) поверхностно неактивны на этой межфазной границе, т. е. повышают поверхностное натяжение криолитового расплава на границе с алюминием1.

Противоположно этому влияют А1203 и NaF. При наложении постоянного тока ионы Al3+, Mg2+ и Са2+, стремясь к отрицательно заряженной поверхности, понижают поверхностное натяжение на границе электролит — алюминий, причем в большей степени А13+ и в меньшей степени Mg2+ и Са2+. Поверхностная активность катионов на положительно заряженной поверхности (аноде) такова же, что и на незаряженной, т. е. и в этом случае поверхностно активен ион Na+, а ионы А13+, Са2+ и Mg2+ поверхностно неактивны'.

О поверхностном натяжении на границе расплавленного алюминия с угольным катодом можно сказать следующее: смачивание жидким алюминием угля возрастает (поверхностное натяжение снижается) под влиянием примесей в алюминии других металлов и карбида алюминия, образующегося на поверхности угля.


RSS лента ВСЕГО блога с комментариями RSS лента ВСЕГО блога БЕЗ комментариев RSS лента этой КАТЕГОРИИ с комментариями RSS лента этой КАТЕГОРИИ и БЕЗ комментариев RSS лента ЭТОГО ПОСТА с комментариями к нему

Вязкость

Вязкость Вязкость —важное свойство расплавленного электролита, так как от нее зависят скорость диффузии компонентов электролита, полнота отделения от него металла, удаление анодных газов и другие процессы, сопровождающие электролиз.

Исследование вязкости расплавленных смесей фторидов натрия и алюминия показывает, что при увеличении содержания A1F3 в этих смесях от чистого NaF до криолита значительно повышается вязкость расплава. Максимум вязкости отвечает криолиту (см. рис. 67, а).

Вязкость криолитовых расплавов возрастает под влиянием CaF2 и MgF2, но снижается под влиянием NaCl и ВаС12. Если вязкость чистого расплавленного криолита при 1000°С составляет около 2,8 спз, то при 10% (по массе) CaF2 она возрастает до 3,0 спз, т. е. примерно на 8%. Однако величина вязкости электролита алюминиевой ванны определяется в значительной степени глиноземом, содержащимся в электролите. Так, при добавлении к криолиту 10% (по массе) А1203 увеличивается вязкость криолито-глиноземного расплава на 23% по сравнению с вязкостью чистого расплавленного криолита при 1000° С (см. рис. 67,6).

Повышение вязкости криолито-глиноземного расплава по мере увеличения концентрации в нем глинозема объясняется, вероятно, тем, что чем выше концентрация глинозема, тем в большем количестве он присутствует в расплаве в виде громоздких комплексных ионов, например АЮ~

и А10+, повышающих внутреннее трение, а следовательно, и вязкость расплава.

При электролизе расплавленных солей, и в частности при электролизе криолито-глиноземных расплавов, приходится сталкиваться с поверхностным натяжением на четырех пограничных поверхностях (рис. 68): расплавленной соли на границе с газовой фазой (воздух, анодные газы) 0эл-газ. расплавленной соли на границе с твердым телом (угольный анод) огэл_тв, расплавленной соли на границе с расплавленным металлом сгэл_мет и, наконец, расплавленного металла на границе с твердым телом (катод) омет_тв.


RSS лента ВСЕГО блога с комментариями RSS лента ВСЕГО блога БЕЗ комментариев RSS лента этой КАТЕГОРИИ с комментариями RSS лента этой КАТЕГОРИИ и БЕЗ комментариев RSS лента ЭТОГО ПОСТА с комментариями к нему

Полное выравнивание плотностей

Полное выравнивание плотностей криолитового расплава и алюминия наступает лишь при содержании в криолите около 28% (по массе) CaF2.

Фтористый магний в несколько меньшей степени, чем CaF2, повышает плотность криолитового расплава, а фтористый литий, хлористый натрий и хлористый магний понижают плотность расплавленного криолита.

Плотность промышленного электролита при 1000°С (К-0. = 2,7 -н--т- 2,4; 5% А1203 и 4—6% CaF2) равна 2,110—2,090 г/см3.


RSS лента ВСЕГО блога с комментариями RSS лента ВСЕГО блога БЕЗ комментариев RSS лента этой КАТЕГОРИИ с комментариями RSS лента этой КАТЕГОРИИ и БЕЗ комментариев RSS лента ЭТОГО ПОСТА с комментариями к нему


Прыг: 048 049 050 051 052 053 054 055 056 057 058
Шарах: 100
English German French Spanish Italian Japanese