Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Raman Spectroscopy Studies of Carbon-Based Cathode Materials during Aluminum Electrolysis

Wang Wei, Chen Weijie

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1257--1261

EN

The sodium expansion and creep strain of semi-graphitic cathodes are investigated using a modified Rapoport apparatus. To further understanding of the sodium and bath penetration damage processes, the impact of external stress fluence on the carbon cathode microstructure has been defined with XRD analysis, Raman spectroscopy and scanning electron microscope (SEM). Graphite atoms fracture into smaller fragments that are less directional than the pristine platelets, which allows for a possible filling of the cracks that thus develop by the sodium and bath during aluminum electrolysis. The average microcrystalline size (calculated by Raman spectroscopy) is reduced by the deformation. The decreased intensity and widened 'G' and 'D' peaks in the analysis indicate the poor order of the sheets along the stacking direction while the consistent layered graphite structure is sustained.

2

The electronic component of solid fluoride electrolytes

Palimąka P., Pietrzyk S.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 3

147--156

EN

Solid electrolytes based on sodium cryolite are present in aluminium electrolysers as frozen crystals formed on the side walls of the carbon lining (side ledge). Their main task is to protect the lining from the effect of liquid electrolyte and ensure temperature stabilization during the process of electrolysis. On the other hand, being electrically conductive, they can reduce current efficiency. In this study, the value of the electronic component of the total conductivity of the solidified electrolytes of different compositions was determined. It was found that the highest electronic conductivity is exhibited by electrolytes containing both aluminium and calcium fluoride. However, the electronic component of the total conductivity is not high, as it only reaches 0.1–2.3 mS/cm. Its share in the total conductivity of the solid multi-component electrolytes varies and, depending on their composition, is within a range of 1–10%.

PL

Stałe elektrolity na bazie kriolitu sodowego są obecne w elektrolizerach do produkcji aluminium jako wykrystalizowane na bocznych ścianach wyłożeniach węglowego garnisaże. Ich głównym zadaniem jest ochrona węglowego wyłożenia przed działaniem ciekłego elektrolitu i stabilizacja temperatury procesu elektrolizy. Z drugiej strony mogą być przyczyną spadku wydajności prądowej, gdyż przewodzą prąd elektryczny. W pracy wyznaczono wielkość składowej elektronowej całkowitego przewodnictwa zakrzepłych elektrolitów o różnym składzie. Stwierdzono, że najwyższe przewodnictwo elektronowe wykazują elektrolity zawierające jednocześnie fluorek glinu i wapnia. Składowa elektronowa całkowitego przewodnictwa nie jest jednak wysoka i osiąga wartości rzędu 0,1–2,3 mS/cm. Jej udział w całkowitym przewodnictwie stałych elektrolitów wieloskładnikowych waha się, w zależności od ich składów, od 1 do 10%.

3

The Effect of Liquid Aluminium on the Corrosion of Carbonaceous Materials

Pietrzyk S., Palimąka P., Gębarowski W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

545--550

EN

During different aluminum smelting processes occur direct contact of liquid metal and carbon materials, which are the main constituent for the lining of the cells, furnaces, crucibles and ladles, etc. As a result, processes of aluminium carbide formation at the interfacial area and its subsequent dissolution occurs. Those are recognized as one of the most important mechanisms causing surface wear and decrease lifetime of the equipment, especially in aluminium electrolysis. Present work is aimed at deeper study of the initial steps of Al4C3 formation at the aluminium/ carbon interface. Three types of carbonaceous materials: amorphous, semigraphitic and graphitized, in the presence and absence of cryolite melts, were examined. As it is very difficult to study layer of Al4C3 in situ, two indirect experimental techniques were used to investigate aluminium carbide formation: measurements of the potential and the electrical resistance. It was concluded that the process of early formation of aluminium carbide depends on many processes associated with the presence of electrolyte (intercalation, penetration and dissolution) as well as the structure of carbon materials - especially the presence of the disordered phase.

PL

Podczas wielu procesów wytapiania aluminium występują bezpośrednie kontakty ciekłego metalu i materiałów węglowych stanowiących wyłożenia wanien, pieców, tygli i kadzi itp. W rezultacie zachodzą procesy tworzenia węglika glinu na powierzchni między fazowej a następnie jego roztwarzania, które są uznawane jest za jeden z najważniejszych mechanizmów powodujących zużycie powierzchni i obniżenia żywotności urządzeń, zwłaszcza w procesie elektrolizy aluminium. Niniejsza praca miała na celu bliższe poznanie początkowych etapów tworzenia Al4C3 na powierzchni granicznej aluminium/węgiel. Zbadano trzy rodzaje materiałów węglowych: amorficzne, semigrafitowe i grafitowe, w obecności oraz przy braku stopionego kriolitu. Ponieważ jest bardzo trudno zbadać warstwę Al4C3 bezpośrednio (in situ), zastosowano dwie pośrednie techniki eksperymentalne: pomiar potencjału i rezystancji elektryczjnej. Stwierdzono, iż proces powstawania węglika glinu będzie zależeć od wielu zjawisk związanych z obecnością elektrolitu (interkalacja, penetracja i rozpuszczanie), jak również od struktury materiału węglowego a zwłaszcza od obecności fazy nieuporządkowanej.

4

Wpływ rozpuszczalności aluminium na przewodnictwo stopionych roztworów NaF-AlF3-Al2O3

Palimąka P., Pietrzyk S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 12

823--828

PL

Z uwagi na energochłonny proces otrzymywania aluminium, od wielu lat trwają badania nad możliwością zastosowania tzw. niskotopliwych elektrolitów (LTE — Low Melting Electrolytes). Mogłyby one umożliwić proces elektrolizy w znacznie niższej temperaturze (ok. 750-800 °C) niż obecnie (965 °C). Elektrolity takie zawierają dużą zawartość fluorku glinowego, który dodatkowo ogranicza wtórne rozpuszczanie aluminium katodowego, a co za tym idzie zmniejsza również składową elektronową prądu elektrolizy. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki pomiarów całkowitego przewodnictwa elektrycznego oraz jego składowych jonowej i elektronowej dla elektrolitów nie zawierających nadmiaru AlF3 oraz zawierającego 37,5 % mas. AlF3. Stwierdzono, iż wzrost temperatury powoduje wzrost całkowitego przewodnictwa oraz składowych jonowej i elektronowej. Natomiast wzrost zawartości AlF3 ogranicza wielkość składowej elektronowej z powodu mniejszej rozpuszczalności aluminium.

EN

Because of very energy-consuming aluminum production process, for many years the research on the usability of the socalled low-melting electrolytes (LTE) has been conducted. The LTE could allow the electrolysis process at much lower temperatures (750-800 °C) than today (965 °C). Such electrolytes, containing high percentage of aluminum fluoride, could further limit the dissolution of cathodic aluminum, and hence also reduce the electronic part of total current of electrolysis. This paper presents the results of measurements of total conductivity and the ionic and electronic parts, for the electrolytes without excess AlF3 and containing 37,5 mass.% AlF3. It was found that the increase of temperature causes an increase in the total electrical conductivity and both ionic and electronic parts. An increased content of AlF3 limits the value of electronic part due to the lower solubility of aluminum.

5

Zanieczyszczenie ciekłego aluminium węglikiem glinu

Pietrzyk S., Palimąka P., Gębarowski W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 5

278-283

PL

W trakcie konwencjonalnego procesu elektrolizy, aluminium i węgiel pozostają w bliskim, fizycznym kontakcie. Obliczenia termodynamiczne wskazują, że węglik glinu może powstawać w środowisku elektrolizera do redukcji aluminium. Możliwe są dwa mechanizmy tworzenia i zanieczyszczenia aluminium węglikiem: (1) w wyniku bezpośredniej reakcji pomiędzy metalem a węglowym wyłożeniem katody elektrolizera oraz (2) wskutek wytrącania węglika glinu wewnątrz metalu w trakcie schładzania aluminium do temperatury odlewania. Zanieczyszczenie pierwotnego metalu węglikiem glinu jest potencjalnie niebezpieczne z powodu powstawania wtrąceń szkodliwych defektów i niepożądanych stanów powierzchniowych na wyrobach ze stopów aluminium. Referat dotyczy tworzenia węglika aluminium w elektrolizerze jak również opinii o jego wytrącaniu i usuwaniu w procesie odlewania.

EN

Aluminium and carbon are close in physical contact during the conventional electrolytic reduction process. Thermodynamics indicate that aluminium carbide can form in reduction cell environments. Two possible mechanisms of aluminium carbide formation and contamination of aluminium are: (1) direct reaction between metal and carbon cathode lining in the reduction cell, and (2) internal precipitation within the metal as the aluminium is cooled to casting temperature. Contamination of primary metal with aluminium carbide is potentially detrimental for reason to produce harmful inclusion defect and objectionable surface condition in aluminium alloy products. The paper is focused on formation of aluminium carbide in the electrolytic cell as well as the opinion on its precipitation and removal in the casting process.

6

Mechanism and Kinetics of the Anodic Reaction in Cryolite Melts : I. The Influence of CaF2 (5 wt%) at Different Al2O3 Content

Kisza A., Thonstad J., Hives J.

Polish Journal of Chemistry

|

2000

|

Vol. 74, nr 4

549-558

EN

Calcium fluoride is one of the two main components of the cryolite-based electrolyte in aluminium electrolysis. By Electrochamical Impedance Spectroscopy (EIS) the influence of CaF2 upon the kinetics and mechanism of the anodic reaction in 4 cryolite-alumina melts containing 2,4,6 and 8 wt% of alumina. The diddusion coefficient of the Al2OF2- anionic species decreases as a function of the alumina content, due to the increase of the melts viscosity.

7

Mechanism and Kinetics of the Anodic Reaction in Cryolite Melts : II. The Influence of AIF3(11 wt%) at Different Al2O3 Content

Kisza A., Thonstad J., Hives J.

Polish Journal of Chemistry

|

2000

|

Vol. 74, nr 7

1003-1010

EN

Aluminium trifluoride is the main additive to the cryolite-based electrolyte in aluminium electrolysis. By Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) the influence of AlF3 upon the kinetics and mechanism of the anodic reaction in 4 cryolite-alumina melts containing 2,4,6 and 8wt% of alumina and 11 wt% of AlF3 was determined at 1000 C.