第十二章铝电解生产中的电流效率VIP免费

第十二章 铝电解生产中的电流效率 铝电解的电流效率和电耗是生产中两项重要技术经济指标。它在一定程度上反映着铝电解生产的技术和管理水平。如何提高铝电解的电流效率，降低电能消耗历来都是铝冶金工作者是非常关注的问题。 12.1 铝的电化当量及理论产量 铝电解的电解质是冰晶石和氧化铝均匀的熔融体。电解质导电并发生化学变化时，铝就会在阴极处析出。析出的铝金属量跟通入电解质中直流电的电流强度和时间的关系，遵循法拉第电解两大定律。法拉第电解第一定律指出：电解质导电时，在极板处析出的物质的质量 M 跟通电时间 t和电流强度 I成正比，或者说跟通过电解液的电量 q成正比，即： M =kIt （12 -1） 式中 M———析出物质的理论质量，kg或 g； k———叫做电化当量，kg/c或 g/A〃h。 物质的电化当量与物质的性质有关，即同一种物质的，电化当量是恒量，而不同种类的物质，电化当量的数值不同。 显然，如果知道了某物质的电化当量，例如铝的电化当量，又已知通电时间和电流强度，就可以根据式 12 -1，求出析出的物质（如铝）的质量。问题的关键是怎样求得某物质的电化当量。法拉第在大量实验事实的基础上，得出的法拉第电解第二定律指出：物质的电化当量跟它的化学当量成正比。某种物质的化学当量是该物质的摩尔质量 m 跟它的化合价 n的比值，其单位为 kg/mol或 g/mol。铝的摩尔质量 m 为 26.98154g/mol，铝的化合价 n =3，所以铝的化学当量 m /n =26.98154/3 =8.99385 g/mol。法拉第电解第二定律表示为： k=1/F〃m/n （12 -2） 式中：F———法拉第恒量，对于任何物质都是相同的，实验测量的结果表明，F=96484.56C/mol。式中 1/F 表示的是电化当量跟化学当量 m /n成正比关系的比例常数。 我们知道，如果某一截面导体所通的电流强度为 1安培，那么每秒钟所通过的电量应为 1 库仑（C），1 库仑电量等于 1 安培秒，即 1/3600 安培小时。所以， F=96484.56C〃mol-1 =97484.56×1/3600A〃h〃mol-1 =26.80127A〃h〃mol-1 为此，根据公式（12 -2），求铝的电化当量应为： k=m/Fn=8.99385/26.80127=0.3356g/A〃h 计算中常取四位有效数字，即 0.3356g/A〃h，但也有取 0.3355g/A〃h计算的。 有时为了表示铝电解单位产量所需电量，电化当量也可表示为：k′=1/0.3356 =2.98A〃h/g 这样一来，按照法拉第电解第一定律，就可以方便地计算出一定时间通入一定强度的电流，在理论上获得...