[发明专利]一种酸性KF-NaF-AlF3电解质体系分子比测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸性KF-NaF-AlF₃电解质体系分子比测定方法。

背景技术

现行的工业铝电解使用NaF-AlF₃电解质体系，我国在铝电解生产中分子比定义为电解质中氟化钠与氟化铝分子数之比（也就是摩尔含量之比），如下式所示：

CR = [NaF] / [AlF₃]                           （1）

式中CR为电解质的分子比，[NaF]、[AlF₃]为电解质中NaF 及AlF₃的摩尔含量。电解质的分子比是电解质最重要的参数之一，它决定了电解质的诸多物理化学性质，并影响电流效率及铝电解过程电耗。由于氟化盐在高温下易挥发，而且电解质中的添加剂及原料中的杂质与熔融电解质发生化学反应等原因，使得熔融电解质的分子比在不断地发生着变化，因此要常测定电解质的分子比，并加以调整使其达到工艺所需的要求。

一般电解铝厂使用电导法测定电解质的分子比。其原理是：碱性电解质含有过量的NaF，室温下剩余NaF能很快溶于水，由于水溶液的电导率正比于试样中剩余NaF的量，通过测定水溶液电导率就能确定剩余NaF的量，然后再计算分子比。但电导法不能直接确定酸性电解质的分子比，可加入定量氟化钠与一定量的试样混合，在高温下进行烧结，使电解质中剩余的氟化铝与加入的氟化钠全部化合成钠冰晶石。烧结后的试样中氟化钠的量也可通过测定电导率间接求出，从而计算电解质的分子比。电导法已在全国很多电解铝厂使用，具有快速、简便等优点。这种方法是1963年由Black.R.H和Lobos.J.S提出的。

新型的酸性KF-NaF-AlF₃电解质（分子比小于3）能够有效降低铝电解的电解温度，达到节能降耗的目的。对于酸性KF-NaF-AlF₃电解质体系，由于含有两种性质相近的碱金属氟化物（NaF与KF），分子比的定义改变为NaF与KF的摩尔含量之和除以AlF₃的摩尔含量，见（2）式：

CR =（[NaF]+[ KF]）/ [AlF₃]                           （2）

式中CR为电解质的分子比，[NaF]、[KF]和[AlF₃]分别为电解质中NaF、KF 和AlF₃的摩尔含量。然而对于新型的KF-NaF-AlF₃电解质体系，现有的方法只有成分分析法能够测定其分子比，即使用原子吸收法分别测定电解质中的KF和NaF含量，再使用化学分析法测定电解质中的AlF₃含量，再根据公式（2）进行计算，这种方法较为繁琐，而且误差较大，高达±20%，不能够满足电解过程中成分控制的需要。

由于酸性KF-NaF-AlF₃电解质体系和NaF-AlF₃电解质体系成分存在很大的差异，原有的应用于NaF-AlF₃电解质体系的电导法不再适用于KF-NaF-AlF₃电解质体系。因此除了误差较大的成分分析法，迄今为止国内外没有其他的方法能够测定KF-NaF-AlF₃电解质体系的分子比，如果不解决这一个难题，在铝电解过程中将无法准确控制KF-NaF-AlF₃电解质的成分，这将对KF-NaF-AlF₃电解质体系的工业应用产生较大的障碍。

发明内容

本发明的目的是为了上述方法的不足，提供一种适合于KF-NaF-AlF₃电解质体系分子比测定的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。