Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2021
Идентификатор DOI: 10.17073/0021-3438-2021-6-4-11
Ключевые слова: viscosity, rotary method, cryolite-alumina melt, alumina, calcium fluoride, aluminum production, вязкость, ротационный метод, криолит-глиноземный расплав, глинозем, фторид кальция, производство алюминия
Аннотация: Проведены исследования вязкости криолитоглиноземных расплавов промышленного состава NaF-AlF3-CaF2-Al2O3 с криолитовым отношением КО = 2,3 в зависимости от содержания CaF2, Al2O3 и температуры. Вязкость образцов криолитоглиноземных электролитов, приготовленных в лабораторных условиях, и образцов электролитов промышленных электролизных ванн измеряли ротационным методом с использованием реометра FRS 1600 («Anton Paar», Австрия). Область ламинарного течения расплава, определенная по зависимости вязкости от скорости сдвига при постоянной температуре, составила 10-15 с-1 для всех исследованных образцов. Измерения температурной зависимости вязкости криолитоглиноземных расплавов проводили при скорости сдвига 12 ± 1 с-1 в температурном интервале от ликвидуса до 1020 °С. Показано, что изменение вязкости всех образцов в исследуемом температурном интервале (50-80 ℃) можно описать линейным уравнением. Средний температурный коэффициент линейных уравнений, описывающих вязкость криолитоглиноземных электролитов, приготовленных в лабораторных условиях, составил 0,005 мПа‧с/℃, что в 2 раза меньше, чем у электролитов промышленных ванн. Таким образом, изменение вязкости электролитов промышленных ванн с повышением температуры - более существенное. Добавки как глинозема, так и фторида кальция повышают вязкость криолитового расплава. Вязкость приготовленных образцов промышленного состава NaF-AlF3-5%CaF2-4%Al2O3 (КО = 2,3) равна 3,11 ± 0,04 мПа⋅с при рабочей температуре электролиза 960 °С, а вязкость электролитов промышленных ванн с таким же криолитовым отношением выше на 10-15 % и лежит в интервале 3,0-3,7 мПа⋅с в зависимости от его состава. The study covers the viscosity of NaF-AlF3-CaF2-Al2O3 conventional cryolite-alumina melts with a cryolite ratio CR = 2.3 depending on the CaF2, Al2O3 content and temperature. The viscosity of cryolite-alumina electrolyte samples prepared under laboratory conditions and electrolyte samples of industrial electrolytic cells was measured by the rotary method using the FRS 1600 rheometer («Anton Paar», Austria). The laminar flow region of the melt determined according to the dependence of viscosity on shear rate at a constant temperature was 10-15 s-1 for all the studied samples. The temperature dependence of cryolite-alumina melt viscosity was measured at a shear rate of 12 ± 1 s-1 in the temperature range from liquidus to 1020 °C. It was shown that the change in the viscosity of all samples in the investigated temperature range (50-80 °С) can be described by a linear equation. The average temperature coefficient of linear equations describing theviscosity of cryolite-alumina electrolytes prepared in laboratory conditions was 0.005 mPа· s/°С, which is 2 times less compared to industrial cell electrolytes. Thus, the change in the viscosity of industrial cell electrolytes with increasing temperature is more significant. Both alumina and calcium fluoride additives increase the cryolite melt viscosity. The viscosity of samples prepared with the conventional composition NaF-AlF3-5%CaF2-4%Al2O3 (CR = 2.3) is equal to 3.11 ± 0.04 mPа· s at an electrolysis operating temperature of 960 °C, while the viscosity of industrial cell electrolytes with the same cryolite ratio is 10-15 % higher and falls in the range of 3.0-3.7 mPа· s depending on theelectrolyte composition.
Журнал: Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия
Выпуск журнала: Т. 27, № 6
Номера страниц: 4-11
ISSN журнала: 00213438
Место издания: Москва
Издатель: Калвис