對(duì)重量法測(cè)定鋁電解質(zhì)中Al2O3 濃度條件優(yōu)化的探討

田忠莉 茍小海 趙成棟 盛壽明

（黃河鑫業(yè)有限公司，青海 西寧811600）

鋁電解質(zhì)是電解鋁過(guò)程中的重要的中間產(chǎn)品，主要構(gòu)成包括冰晶石、亞冰晶石、氧化鋁及少量的氟化鈣、氟化鉀、氟化鎂、氟化鋰等氟化物添加劑，以及隨原料帶入的二氧化硅、三氧化二鐵等成分。其中，氧化鋁是電解過(guò)程中的主要原料，生產(chǎn)車(chē)間通過(guò)分析化驗(yàn)鋁電解質(zhì)中氧化鋁的濃度，來(lái)控制車(chē)間氧化鋁的加料量。氧化鋁濃度過(guò)低，會(huì)造成電解槽發(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)，增加能耗、物耗、電解槽電流效率降低；氧化鋁濃度過(guò)高時(shí)，氧化鋁不易溶解，造成爐底沉淀，陰極電流密度減小，從而增加水平電流，造成電能空耗；因此準(zhǔn)確地化驗(yàn)出鋁電解質(zhì)中氧化鋁濃度對(duì)鋁電解生產(chǎn)尤為重要。目前，用于分析鋁電解質(zhì)中氧化鋁濃度的方法主要有X- 射線(xiàn)熒光分析法、X- 射線(xiàn)衍射法、電化學(xué)法、重量法等。

傳統(tǒng)重量法測(cè)定鋁電解質(zhì)中Al2O3濃度方法，是鋁電解質(zhì)試樣中的氟化鹽在加熱條件下溶于一定濃度的氯化鋁溶液，形成可溶性的氟鋁鹽，而氧化鋁不溶解于氯化鋁溶液，經(jīng)過(guò)濾與其它成分分離，后經(jīng)高溫灼燒，進(jìn)而得到鋁電解中試樣中氧化鋁的含量。

本文通過(guò)條件試驗(yàn)，確定了重量法測(cè)定鋁電解質(zhì)中Al2O3濃度的分析條件，相比用傳統(tǒng)重量法測(cè)定Al2O3濃度方法，分析結(jié)果準(zhǔn)確度高，操作更簡(jiǎn)便，可為電解車(chē)間生產(chǎn)提供可靠的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，也可以為X- 射線(xiàn)熒光分析法及X- 射線(xiàn)衍射法校準(zhǔn)儀器提供精確的分析數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

1.1.1 三氯化鋁溶液：130g/L；稱(chēng)取130 克六水合三氯化鋁，溶于水中，用定量快速濾紙過(guò)濾，濾液定容至1 升。

1.1.2 硝酸銀溶液：10g/L 水溶液。

1.1.3 乙酸：5+95。

1.2 主要儀器和設(shè)備

1.2.1 電熱板。

1.2.2 馬弗爐：（100±20℃）。

1.2.3 瓷坩堝（30ml）。

1.2.4 表面皿（Φ75mm）。

1.2.5 錐形燒杯（250ml）。

2 條件試驗(yàn)

2.1 濾紙的選擇

稱(chēng)取0.5±0.0002g 鋁電解質(zhì)試樣（已研磨至粒度為74μm），置于250ml 錐形燒杯中，加入100ml 三氯化鋁溶液（1.1.1），置于電熱板（1.2.1）上加熱煮沸10min（加蓋表面皿，保持原體積并不斷攪拌），對(duì)1101、1102、1103、1104、1105 五個(gè)樣品用不同層數(shù)的定量慢速濾紙過(guò)濾，過(guò)濾效果如表1。

表1 濾紙層數(shù)的選擇

從表1 可以看出，用三層慢速定量濾紙進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾效果較好，易過(guò)濾，過(guò)濾時(shí)間也適中，且不易穿濾。

2.2 洗滌液的選擇

對(duì)1106、1107、1108、1109、1110 五 個(gè) 樣 品 分 別 用 熱 乙 酸（1.1.3）、熱水、涼水做為洗滌液進(jìn)行條件實(shí)驗(yàn)，（錐形燒杯用帶有橡膠皮的攪拌棒擦拭）洗至無(wú)cl-，用硝酸銀溶液（1.1.2）檢驗(yàn)，再用熱水洗至中性。分析結(jié)果如表2。

表2 不同洗滌液的選擇

從表2 可以看出，用熱水和熱乙酸（1.1.3）分別進(jìn)行洗滌，分析結(jié)果相近，準(zhǔn)確度較高?？紤]環(huán)境，成本，時(shí)間等因素，選擇用熱水進(jìn)行洗滌，效果顯著。

2.3 煮沸時(shí)間的條件試驗(yàn)

對(duì)2101、2102、2103、2104、2105 五 個(gè) 樣 品 選 擇 加 熱 煮 沸10min、20min、25min 的煮沸時(shí)間進(jìn)行條件實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3 可以看出，選擇煮沸時(shí)間不同，分析結(jié)果相近，則選擇用最短時(shí)間10min。

表3 煮沸時(shí)間的選擇

2.4 灼燒溫度的條件試驗(yàn)

將濾紙和沉淀預(yù)先置于電熱板（1.2.1）烘干，避免燃燒。然后在馬弗爐中分別于800℃、900℃、950℃、1000℃灼燒40min，取出置于干燥器中冷卻至室溫，稱(chēng)重。對(duì)試樣2206、2207、2208、2209、2210 五個(gè)試樣選擇不同的灼燒溫度，分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 灼燒溫度的選擇

從表4 可以看出，灼燒溫度選擇800℃時(shí)，灼燒溫度偏低，灰化不完全，結(jié)果偏高；灼燒溫度分別選擇900℃、950℃、1000℃時(shí)，分析結(jié)果數(shù)據(jù)相近，考慮相關(guān)因素，灼燒溫度選擇900℃。

3 討論

本文通過(guò)條件試驗(yàn)的探討，確定重量法測(cè)定鋁電解質(zhì)中Al2O3濃度的分析條件：過(guò)濾時(shí)選擇三層定量慢速濾紙；洗滌液選擇熱水，代替熱乙酸洗滌液；煮沸時(shí)間選擇10 分鐘；灼燒溫度選擇900℃。以此優(yōu)化了傳統(tǒng)測(cè)定方法的分析條件，分析結(jié)果準(zhǔn)確度高、分析時(shí)間短、對(duì)環(huán)境影響小、節(jié)能降耗，可為電解車(chē)間生產(chǎn)提供可靠的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

4 注意事項(xiàng)

4.1 洗滌液選擇加熱的純水。

4.2 過(guò)濾時(shí)選擇三層慢速定量濾紙，濾紙不能穿濾，采用傾瀉法過(guò)濾，洗滌時(shí)采用少量多次的原則，使用少量洗滌液，洗后盡量淋干，多洗幾次。沉淀洗滌至最后，用干凈的表面皿（1.2.4）接取幾滴濾液，用硝酸銀溶液（1.1.2）檢驗(yàn)、判斷洗滌是否完成。

4.3 煮沸時(shí)，加蓋表面皿.補(bǔ)充水，保持原體積不變，且不斷攪拌，避免試樣結(jié)殼不易分解。

4.4 對(duì)電解質(zhì)樣品的要求：電解質(zhì)樣品具有代表性，不能含有炭渣等其它雜質(zhì)。電解質(zhì)樣品粒度為74μm。