第八章铝电解质的物理化学性质
电解质，它主要是以冰晶石为熔剂，氧化铝为熔质而组成。

冰晶石熔剂的特性
1. 熔融的冰晶石能够较好的熔解氧化铝，而且所构成的电解质可在冰晶石的熔点1008℃以下（一般950~970℃）进行电解，从而也降低了氧化铝的还原温度。

（溶铝性）
2. 在电解温度下，熔体状态的冰晶石或冰晶石-氧化铝熔液的比重比铝液的比重还小约10%，它能更好地漂在电解出来的铝液上面。

(分离性：密度差，不相溶)
3. 冰晶石-氧化铝熔体具有较好的流动性。

4. 具有相当良好的导电性。

一、NaF-AlF3二元系相图
•两个稳定化合物
•两个共晶点（L=NaF+ Na3AlF6，L=AlF3+ Na5Al3F14）一个包晶点（L+ Na3AlF6= Na5Al3F14）
•在氟化铝的摩尔百分含量为25~46%时，电解质的初晶温度随着氟化铝含量的增加而降低，但是氟化铝的摩尔百分数在25~33%时，变化率较小，表明电解质分子比的变化对初晶温度变化的影响较小。

分子比在2.0~1.5时，温度变化较大，意味着分子比的轻微变化将会使初晶温度发生很大的变化，这对电解过程极其不利。

密度：冰晶石组成点密度最大
导电率：导电率随AlF3浓度的增高而线性减小。

粘度：冰晶石组成点黏度最大
蒸气压：随着A1F3含量的增加而迅速增大
迁移数：n Na+=0.58~
二、Na3AlF6-Al2O3系相图
•共晶点在21.1%氧化铝浓度处，温度为962.5℃，L=Al2O3+ Na3AlF6
•共晶点右侧的液相线为氧化铝从熔体中析出α-Al2O3的初晶温度，在该液相线中任意一点所对应的温度和氧化铝浓度，就是该温度下的电解质熔体中氧化铝的饱和浓度。

密度：随Al2O3含量增多而减小
导电度：随Al2O3含量增多而减小
粘度：随Al2O3浓度增高而升高
蒸气压：随氧化铝浓度的升高而降低
迁移数: n Na+= 1.0~
三、Na3AlF6-AlF3-Al2O3系相图
1: 冰晶石初晶区；
2: 氟化铝初晶区；
3: 亚冰晶石初晶区；
4: 氧化铝初晶区。

P：Lp+N3AF6(晶)=N5A3F14(晶)+A(晶)
E: L E ======N5A3F14(晶)+AF3(晶)+A(晶)(p132有误)
初晶点：随AlF3等浓度增大而减小;
密度: 随AlF3和Al2O3浓度增大而减小;
导电率：随AlF3和Al2O3浓度增大而减小;
蒸气压：随AlF3浓度增大而增大。

工业铝电解质的电导
在电解生产中，电解质的导电率受到多方面的影响。

①与电解温度有关。

温度越高，离子运动越快，导电率增加。

但是电解温度高，会造成电流效率降低，能耗和原材料增加，因而提高导电率的效益补偿不了降低电流效率和其它的损失。

②与电解质分子比有关。

导电率随分子比的增加而增加。

③与Al2O3浓度有关。

电解质的导电率随Al2O3浓度的增加而降低。

④与电解质中的炭粒有关。

当电解温度高时，会使电解质中炭粒含量增多，炭含量增多时不仅使电解质的导电率降低，还能减少电解质对Al2O3晶体的湿润性，从而也会造成氧化铝沉淀。

⑤与电解质中的添加剂有关。

添加剂对于冰晶石导电率的影响，可分为两类；向电解质中添加氟化锂和氯化钠能改善电解质的导电性，特别是氟化锂效果显著。

向电解质中添加氟化钙和氟化镁能降低电解质的导电度，但它们能使炭渣好分离，减少电解质中的炭粒含量，可使电解质的导电性较好，间接地增加导电率。

四、添加剂
添加剂应满足的要求：
☐在电解过程中不被电解成其组成元素而影响产品质量；
☐能改善电解质的性质，如降低初晶点，提高导电率，减小铝溶解度，降低电解质的密度等；
☐吸水性和挥发性小；
☐不过度降低氧化铝的溶解度；
☐来源广泛，价格便宜。

各种添加剂对铝电解质物理化学性质的影响：
初晶点：降低初晶点则有利于降低电解温度；
CaF2, MgF2, LiF, NaCl (但会降低Al2O3的溶解度）
密度: CaF2, MgF2增大密度; LiF, NaCl 减小密度;
导电率: CaF2, MgF2降低导电率; LiF, NaCl 则增加导电率; 炭渣和悬浮的Al2O3使工业铝电解质的导电率降低, 而Mg F2有利于分离炭渣;
粘度: CaF2, MgF2增大粘度，因为Ca2+和Mg2+在熔体中可形成庞大的阴、阳配离子；而LiF, NaCl 则降低粘度；
蒸气压：CaF2, MgF2和LiF都使熔体蒸气压下降，但在酸性电解质熔体中提高AlF3含量或降低分子比则使之升高。