专利名称：一种酸性KF-NaF-AlF<sub>3</sub>电解质体系分子比测定方法
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。
技术背景
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⑵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，高达士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。
一种酸性KF-NaF-AlF3电解质体系分子比测定方法，其特征在于测定过程首先配制5 10种不同浓度的NaF标准溶液，NaF标准溶液的浓度范围为0. 5g/L、g/L，在测定标准溶液的电导率，以电导率为横坐标，以对应的NaF标准溶液的浓度为纵坐标作图，进行线性拟合以后就可以得到标准曲线方程；然后称取烘干后的电解质样品2、g，加入广2gNaF， 于玛瑙研钵中至少研磨5min，再于60(T70(TC的马弗炉内烧结15 50min，取出冷却后磨碎称重，然后全部转入250mL烧杯中，加入去离子水10(T200mL，于磁力搅拌器上搅拌，测出溶液在的电导率；测定出电解质中NaF或者KF及其他成分的含量，然后计算分子比。
本发明的一种酸性KF-NaF-AlF3电解质体系分子比测定方法，其特征在于计算分子比时的计算公式为
权利要求
1.一种酸性KF-NaF-AlF3电解质体系分子比测定方法，其特征在于测定过程首先配制 5^10种不同浓度的NaF标准溶液，NaF标准溶液的浓度范围为0. 5g/L、g/L，再测定标准溶液的电导率，以电导率为横坐标，以对应的NaF标准溶液的浓度为纵坐标作图，进行线性拟合以后就可以得到标准曲线方程；然后称取烘干后的电解质样品2、g，加入广2gNaF，于玛瑙研钵中至少研磨5min，再于60(T70(TC的马弗炉内烧结15 50min，取出冷却后磨碎称重，然后全部转入250mL烧杯中，加入去离子水10(T200mL，于磁力搅拌器上搅拌，测出溶液在的电导率；测定出电解质中NaF或者KF及其他成分的含量，然后计算分子比。
2.根据权利要求1所述的一种酸性KF-NaF-AlF3电解质体系分子比测定方法，其特征在于计算分子比时的计算公式为2523x +1827x(lH)-1218x 勵-(aCC-。+A)rCR=-,-胜-_、 _ ,. mi- WC-CJ +b) V841χβ + 603(1- - )+841χ-^-^———m公式中⑶为待测电解质的分子比；为NaF的百分含量， ,.为电解质中除NaF、KF及 AlF3外的其他成分的质量百分含量总和；％为加入的NaF的质量；^为待测电解质的质量； a、办分别为电导-浓度标准线性方程的斜率及截距f为待测电解质溶液的电导值，G电导修正值，取值为(Γ0. 6，C及C0的单位均为mS/cm ；K为待测电解质溶液的体积。
3.根据权利要求1所述的一种酸性KF-NaF-AlF3电解质体系分子比测定方法，其特征在于计算分子比时的计算公式为2523x(l-^)-696^-1682x m『、‘-c _ co) + bWQP^ _ _:___ ■ _Μ 公式中-.k为KF的百分含量，其余变量的含义和权利要求2中相同。
全文摘要
本发明涉及一种酸性KF-NaF-AlF3电解质体系分子比的快速测定方法。其特征在于测定过程首先配制NaF标准溶液，再测定标准溶液的电导率，以电导率为横坐标，以对应的NaF标准溶液的浓度为纵坐标作图，进行线性拟合以后就可以得到标准曲线方程；然后称取烘干后的电解质样品2~4g，加入1~2gNaF，于玛瑙研钵中至少研磨5min，再于600~700℃的马弗炉内烧结15~50min，取出冷却后磨细称重，然后全部转入烧杯中，加入去离子水100~200mL，于磁力搅拌器上搅拌，测出溶液的电导率；测定出电解质中NaF或者KF及其他成分的含量，然后计算分子比。本发明的方法快速简便，测定结果测定误差小于±2%，重现性好，能够准确快速测定出KF-NaF-AlF3电解质体系的分子比。
文档编号G01N27/26GK102507679SQ201110372100
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者刘丹, 包生重, 李旺兴, 杨建红, 陈莎子, 颜恒维 申请人:中国铝业股份有限公司