摘要：本文论述了铝电解质分子比的测定方法，为合理地在铝解质中测定分子比提供了一定的见解。

关键词：铝电解质，分子比，测定方法，分析与认识

1、前言

在铝电解生产中，其通过测定铝电解质的成分，不断调整使其稳定，以达到初晶温度的稳定，进而实现电解温度的稳定。虽然铝电解质的分子比是一项十分重要的技术参数，但是铝电解质分子比的定义表达式却存在多种多样的表达形式，即给分子比的计算和测定工作带来很多弊端。在工业铝的电解生产工作中，采用的电解质只有具备良好的理化性质，才可以获取低的电耗和高的电流效率。电解质的性质由电解质的成分决定。其需要控制电解温度，选择低熔点的电解质，以实现低温电解。

2、对铝电解质分子比测定方法的分析与认识

目前，我国的铝电解行业一般都采取酸性电解质进行批量生产。在这种电解质中加入了游离的氟化铝，以增强电解效率。在我国的电解生产实践工作中，因为添加了各种各样的添加剂，所以其导致电解质的物相变得非常复杂。与此同时，因为分子比的测定方式多种多样，所以其导致在测定同一类电解质的分子比时，会出现多种测定值。据此可以推测，一旦在电解质中加入LiF、CaF2和MgF2等，铝电解质的分子比测定工作会变得越来越难。

2.1、电解质的物相

工业电解质主要由冰晶石组成。其当分子比小于3.0时，有过剩氟化铝存在。此外，各种添加剂，诸如CaF2、MgF2和LiF等也存在于电解质中。因此当上述物质存在时，对新物相的产生和相互关系的研究是十分复杂的。对此，邱竹贤、K.Grjotheim等人进行了系统的研究。其所给出的物相结果也被铝业界认可。但从其最新的研究结果来看，复杂铝电解质物相要比以前认为的复杂。2.2、铝电解质酸碱度的表示方法及其间关系

2.2.1、铝电解质酸碱度的表示方法

铝电解质酸碱度的划分标准是以冰晶石（3NaF·A1F3）的组成为界。针对冰晶石的合量而言，当NaF和A1F3的组成合量恰好在冰晶石的组成点时，此时就成为中性电解质;当存在过量的A1F3，即为酸性电解质;当存在过量的NaF，即为碱性电解质。现阶段，世界各地的铝电解生产工厂中，都是采用酸性电解质进行生产，所以，必须明确铝电解质酸度的表示方法。基于全球对铝电解质酸度的研究成果，现阶段对铝电解质酸度的表示方法主要分为三种。

（1）、西欧国家采取的表示方法。

其以對冰晶石组成的多余的A1F3的合量（即%重量）来进行表达，称为游离氟化铝或过剩氟化铝，用f来进行表达。

（2）、我国目前采取的表示方法。

其用电解质中A1F3与NaF的分子数的比值进行综合表达，称之为冰晶石比，俗称为分子比，用K来进行表达。电解质中A1F3的分子数/电解质中NaF的分子数=1/K。

（3）、日本、北美等国家采取的表示方法。

其用电解质内A1F3与NaF的重量的比值进行综合表达，称之为电解质的重量比或质量比，用R来进行表达，电解质中A1F3的重量/电解质中NaF的重量=1/R

2.2.2、几种酸度之间的关系

（1）、游离A1F3含量和分子比之间的关系

其前提条件为电解质内没有其他外加物。这也是计算其他情况的基础条件。假设电解质内A1F3总百分含量为X，X1是和NaF结合为Na3A1F6所需要的A1F3的含量（%），那么和A1F3结合为Na3A1F6所需要的NaF的含量（%）是1.5X1，，那么f+X1+1.5X1=100，得X1 =0.4 （100-f）。因为X=f+X1，则K=3-7.5f/（100+1.5f）。

（2）、重量比和分子比之间的关系

假定电解质中NaF的含量（或%重量）为x，电解质中A1F3的含量（或%重量）为y。那么k=/=2×=2R，在这个表达式中，R=。也就是说，NaF和A1F3含量在相同的情况下，电解质的重量比是分子比的一半。

3、依靠技术进步，以合理地应用铝电解质分子比的测定方法

现代铝工业生产用电解质熔剂Na3A1F6-A1F3-Al2O3以Na3A1F6、A1F3和Al2O3为主要成分，总质量分数约为92%，其它为各种碱金属和碱土金属氟化物，诸如LiF、CaF2和MgF2等。我国通常用NaF/A1F3的摩尔比来表示电解质的酸碱度，一般将NaF/A1F3的摩尔比（俗称分子比）小于3.0时称为酸性电解质，目前工业生产中通常采用酸性电解质熔剂。电解质酸碱度是铝电解生产中一项非常重要的工艺技术参数，直接影响电解生产过程与能耗指标。

见诸文献的电解质分子比的测定方法有近10种。其大体可分为直接分析和间接分析两类。

第一类的特点是通过测定电解质试样中NaF与A1F3的绝对含量后计算分子比，采用的方法有滴定法、X射线荧光分析法等。第二类是通过测定电解质的某些特征量后经拟合公式推算出分子比，如热滴定法、电导法、X射线衍射法等。实践中水浸液电导法和X射线荧光分析法已经成为电解铝企业普遍应用的常规分析方法。

近年来，试图通过改良电解质体系来改进铝电解工艺，达到生产节能降耗的目的。其最新研制更为复杂的Na3A1F6-K3AlF6-A1F3-A12O3和Na3A1F6-NaF-LiF-A12O3体系电解质，使电解质的分子比的测定遇到一些新的问题，诸如含钾的低温电解质体系、氟化锂与氟化镁型添加剂复合添加以及强碱性或强酸性电解质的应用等。

4结束语

综上所述，在铝电解质的工业生产工作中，利用低分子比电解质进行低温铝电解的前提条件是准确、快速的分析铝电解质的分子比。与此同时，低温电解槽的温度是否可以保持平衡生产、稳定控制也和分子比的快速测定息息相关。所以，铝电解质分子比的测定工作对铝电解质的生产具有重要的指导意义。通过对水浸液-电导法测定碱性和含钾两类新型铝电解质分子比的研究，建立了碱性电解质和含钾新型铝电解质分子比测定的计算公式。试验表明：该公式的可靠性高、结果的重现性好，适用于水浸液-电导法测定科研和工业生产中碱性和含钾类新型铝电解质分子比。

参考文献

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[3]曹阿林等.铝电解质体系中铿的富集机制与应对措施分析[J].轻金属.2017.07：27-31.

作者简介：

温淑婷（1995.09.14），女，助理工程师，主要从事工业分析与技术检测以及标准化工作。