1.6 Поверхностное натяжение.

При электролизе расплавленных солей, а в частности при электролизе криолито - глиноземных расплавов, приходится сталкиваться с поверхностным натяжением на 4х граничных поверхностях:

• расплавленной соли на границе с твердым телом (угольный анод) эл-тв;

• расплавленной соли на границе с газовой фазой (воздух, анодные газы) эл-газ;

• расплавленной соли на границе с расплавленным металлом эл-мет;

• расплавленного металла на границе с твердым телом (катод) мет-кат;

Для криолита поверхностное натяжение при Т = 1000 составляет 145,5 . Введение глинозема в состав электролита приводит к снижению поверхностного натяжения при 10% (по массе) оно равно 137 . также снижает поверхностное натяжение криолита .

Поверхностное натяжение алюминия в 3 раза больше, чем у криолита. Это приводит к тому, что алюминий стремится принять форму близкой к сферической, т.е. не смачивает угольную подину и электролит проникает под металл и впитывается в подину .

Смачивание электролитом поверхности угольных материалов характеризуется краевым углом смачивания. Смачивание криолито - глиноземных расплавов угольных материалов зависит в основном от структуры и пористости последних: чем больше пористый материал, тем лучше смачиваемость, расплав непрерывно впитывается в угольный материал. Смачиваемость угольной поверхности криолито - глиноземным расплавом резко улучшается при введение в расплав алюминия. Электролит, не содержащий алюминий практически не впитывается в угольные материалы. Также улучшает смачиваемость повышение концентрации глинозема в криолите.

Установлено, что в кислых электролитах алюминий взаимодействует с расплавом по реакции:

; - улучшает смачиваемость;

В щелочных электролитах:

- растворяется в угле, уменьшает межфазное натяжение на границе уголь - электролит.

Натрий и фтористый алюминий в условиях электролиза находится в газовой фазе, поэтому угольная пена плохо смачивается электролитом и вплывает на поверхность.

Угольная футеровка ванны, особенно подина, оказывается вне воздействия газов окислителей, что приводит к проникновению в них электролита.

1.7 Удельная электропроводность расплавов.

Электропроводность расплавленного электролита имеет существенное значение, т.к. именно в слое электролита происходит наибольшее падение напряжения и развивается джоулевое тепло, необходимое для поддержки требуемой температуры.

Доказано, что наиболее высокой электропроводностью в смеси фторида алюминия и натрия обладает чистый . Удельная электропроводность падает при увеличении введения (рис. 3).

Рис.3. Удельная проводимость расплавов системы - .

Удельная электропроводность криолита 2,67 при Т= 1000 . При введении и электропроводность криолита снижается. Для криолито - глиноземного расплава (рис. 8) с содержанием от 5 до 10 % удельная электропроводность равна . Но на практике измеряют удельное электросопротивление электролита . На работающей ванне это величина больше ( ) за счет загрязнения промышленных электролитов окислами. Электропроводность промышленных электролитов повышают за счет введения добавок ( и ).

Рис.4. Удельная проводимость расплавов системы - .

Теплопроводность системы ( - ) уменьшается с повышением концентрации глинозема. Зависимость теплопроводности расплавленных солей от температуры прямо линейная.