專利名稱：一種酸性KF-NaF-AlF₃電解質體系分子比測定方法
技術領域：
本發明涉及一種酸性KF-NaF-AlF3電解質體系分子比測定方法。
技術背景
現行的工業鋁電解使用NaF-AlF3電解質體系，我國在鋁電解生產中分子比定義為電解質中氟化鈉與氟化鋁分子數之比(也就是摩爾含量之比)，如下式所示CR = [NaF] / [AlF3](1)式中CR為電解質的分子比，[NaF]、[AlF3]為電解質中NaF及AlF3的摩爾含量。電解質的分子比是電解質最重要的參數之一，它決定了電解質的諸多物理化學性質，并影響電流效率及鋁電解過程電耗。由于氟化鹽在高溫下易揮發，而且電解質中的添加劑及原料中的雜質與熔融電解質發生化學反應等原因，使得熔融電解質的分子比在不斷地發生著變化，因此要常測定電解質的分子比，并加以調整使其達到工藝所需的要求。
一般電解鋁廠使用電導法測定電解質的分子比。其原理是堿性電解質含有過量的NaF，室溫下剩余NaF能很快溶于水，由于水溶液的電導率正比于試樣中剩余NaF的量，通過測定水溶液電導率就能確定剩余NaF的量，然后再計算分子比。但電導法不能直接確定酸性電解質的分子比，可加入定量氟化鈉與一定量的試樣混合，在高溫下進行燒結，使電解質中剩余的氟化鋁與加入的氟化鈉全部化合成鈉冰晶石。燒結后的試樣中氟化鈉的量也可通過測定電導率間接求出，從而計算電解質的分子比。電導法已在全國很多電解鋁廠使用， 具有快速、簡便等優點。這種方法是1963年由Black. R. H和Lobos. J. S提出的。
新型的酸性KF-NaF-AlF3電解質(分子比小于3)能夠有效降低鋁電解的電解溫度， 達到節能降耗的目的。對于酸性KF-NaF-AlF3電解質體系，由于含有兩種性質相近的堿金屬氟化物(NaF與KF)，分子比的定義改變為NaF與KF的摩爾含量之和除以AlF3的摩爾含量， 見⑵式CR = ([NaF] + [ KF])/ [AlF3](2)式中CR為電解質的分子比，[NaF], [KF]和[AlF3]分別為電解質中NaF,KF和AlF3的摩爾含量。然而對于新型的KF-NaF-AlF3電解質體系，現有的方法只有成分分析法能夠測定其分子比，即使用原子吸收法分別測定電解質中的KF和NaF含量，再使用化學分析法測定電解質中的AlF3含量，再根據公式(2)進行計算，這種方法較為繁瑣，而且誤差較大，高達士20%，不能夠滿足電解過程中成分控制的需要。
由于酸性KF-NaF-AlF3電解質體系和NaF-AlF3電解質體系成分存在很大的差異， 原有的應用于NaF-AlF3電解質體系的電導法不再適用于KF-NaF-AlF3電解質體系。因此除了誤差較大的成分分析法，迄今為止國內外沒有其他的方法能夠測定KF-NaF-AlF3電解質體系的分子比，如果不解決這一個難題，在鋁電解過程中將無法準確控制KF-NaF-AlF3電解質的成分，這將對KF-NaF-AlF3電解質體系的工業應用產生較大的障礙。發明內容
本發明的目的是為了上述方法的不足，提供一種適合于KF-NaF-AlF3電解質體系分子比測定的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種酸性KF-NaF-AlF3電解質體系分子比測定方法，其特征在于測定過程首先配制5 10種不同濃度的NaF標準溶液，NaF標準溶液的濃度范圍為0. 5g/L、g/L，在測定標準溶液的電導率，以電導率為橫坐標，以對應的NaF標準溶液的濃度為縱坐標作圖，進行線性擬合以后就可以得到標準曲線方程；然后稱取烘干后的電解質樣品2、g，加入廣2gNaF， 于瑪瑙研缽中至少研磨5min，再于60(T70(TC的馬弗爐內燒結15 50min，取出冷卻后磨碎稱重，然后全部轉入250mL燒杯中，加入去離子水10(T200mL，于磁力攪拌器上攪拌，測出溶液在的電導率；測定出電解質中NaF或者KF及其他成分的含量，然后計算分子比。
本發明的一種酸性KF-NaF-AlF3電解質體系分子比測定方法，其特征在于計算分子比時的計算公式為
權利要求
1.一種酸性KF-NaF-AlF3電解質體系分子比測定方法，其特征在于測定過程首先配制 5^10種不同濃度的NaF標準溶液，NaF標準溶液的濃度范圍為0. 5g/L、g/L，再測定標準溶液的電導率，以電導率為橫坐標，以對應的NaF標準溶液的濃度為縱坐標作圖，進行線性擬合以后就可以得到標準曲線方程；然后稱取烘干后的電解質樣品2、g，加入廣2gNaF，于瑪瑙研缽中至少研磨5min，再于60(T70(TC的馬弗爐內燒結15 50min，取出冷卻后磨碎稱重，然后全部轉入250mL燒杯中，加入去離子水10(T200mL，于磁力攪拌器上攪拌，測出溶液在的電導率；測定出電解質中NaF或者KF及其他成分的含量，然后計算分子比。
2.根據權利要求1所述的一種酸性KF-NaF-AlF3電解質體系分子比測定方法，其特征在于計算分子比時的計算公式為2523x +1827x(lH)-1218x 勵-(aCC-。+A)rCR=-,-勝-_、 _ ,. mi- WC-CJ +b) V841χβ + 603(1- - )+841χ-^-^———m公式中⑶為待測電解質的分子比；為NaF的百分含量， ,.為電解質中除NaF、KF及 AlF3外的其他成分的質量百分含量總和；％為加入的NaF的質量；^為待測電解質的質量； a、辦分別為電導-濃度標準線性方程的斜率及截距f為待測電解質溶液的電導值，G電導修正值，取值為(Γ0. 6，C及C0的單位均為mS/cm ；K為待測電解質溶液的體積。
3.根據權利要求1所述的一種酸性KF-NaF-AlF3電解質體系分子比測定方法，其特征在于計算分子比時的計算公式為2523x(l-^)-696^-1682x m『、‘-c _ co) + bWQP^ _ _:___ ■ _Μ 公式中-.k為KF的百分含量，其余變量的含義和權利要求2中相同。
全文摘要
本發明涉及一種酸性KF-NaF-AlF3電解質體系分子比的快速測定方法。其特征在于測定過程首先配制NaF標準溶液，再測定標準溶液的電導率，以電導率為橫坐標，以對應的NaF標準溶液的濃度為縱坐標作圖，進行線性擬合以后就可以得到標準曲線方程；然后稱取烘干后的電解質樣品2~4g，加入1~2gNaF，于瑪瑙研缽中至少研磨5min，再于600~700℃的馬弗爐內燒結15~50min，取出冷卻后磨細稱重，然后全部轉入燒杯中，加入去離子水100~200mL，于磁力攪拌器上攪拌，測出溶液的電導率；測定出電解質中NaF或者KF及其他成分的含量，然后計算分子比。本發明的方法快速簡便，測定結果測定誤差小于±2%，重現性好，能夠準確快速測定出KF-NaF-AlF3電解質體系的分子比。
文檔編號G01N27/26GK102507679SQ201110372100
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者劉丹, 包生重, 李旺興, 楊建紅, 陳莎子, 顏恒維 申請人:中國鋁業股份有限公司