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目前为止,工业电解铝采用的依然是用石油焦加工得到的多孔碳电极。
采用碳电极电解熔融态Al2O3(事实上并非直接熔化的氧化铝,只是“溶入了冰晶石的氧化铝”)的情况下,断然不可能得到O2。
试想,在1000℃高温下,即使产生O2,也会立即跟电极发生反应,生成CO2或CO。
C + O2
CO2
2C + O2
2CO
中学教科书里写的那得到氧气的电极方程式只是一个示意性的式子而已,可认为它没有写出后续的作用过程。
事实上,阳极气体主要由CO2、CO构成。正是由于不断发生此二反应,导致碳电极不断损耗,需要定期更换。
当然,实际电解槽阳极产生的气体成分远不止CO2、CO这么简单,还会有HF、CF4、F3C-CF3(全氟乙烷)等含氟污染性气体,以及被气流带出的矿物气溶胶颗粒等。
这跟电解槽中投入的物料成分、电解生产过程的具体操作有关。
电解铝生产中使用会损耗的碳电极,可谓无奈之举。
虽说,理论上可以使用惰性材料。
可是我们要知道,那是在1000℃高温下的电解槽里发生的阳极电解反应,如果使用金属材料,它首先得具有高于1000℃的熔点,然后还得在该温度下是惰性的,不易被氧化。
这样的材料即使存在,也会非常昂贵,不易找到。
相比而言,碳电极使用的是碳化的石油焦,经济实惠。因为石油焦、沥青等原材料本身是传统石油炼制的副产品,价格低廉。
当然,我们也不排除有朝一日找到(或合成出)相对便宜实用的惰性阳极材料,以替代碳电极的可能性。
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