LiF和KF对铝电解溶解损失及电流效率影响的基础研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51204044
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    彭建平
  • 依托单位：
    东北大学
  • 学科分类：
    E0412.有色金属冶金
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

At present the current efficiency (CE) is very low for some aluminum reduction cells, in which there are high concentration of LiF and KF in molten bath due to using long-term the alumina materials containing Li2O and K2O. In order to research the mechanism of the CE loss in aluminum electrolysis with bath containing LiF and KF, the cathode process and metals dissolution loss will be studied under varing CR, electrolytic temperature and superheat by adopting chemical and electrochemical method and using aluminum electrolysis theory and physicochemical properties of electrolytic. And the CE in lab aluminum electrolysis cell will be determined by the anode gas composition analysis. Mathematics models of metals loss and CE will be established by multivariate statistical analysis. .The prospective results from this project can provide some theorectical proposals on how to optimize technologic condition and composition of bath in order to achieve less metals loss, higher CE and energy saving during aluminum electrolysis process.
目前我国诸多电解铝厂因长期使用含Li2O和K2O杂质的氧化铝原料，使得电解槽中同时富集LiF和KF，导致电解槽电流效率较低。针对这一特殊实际，本项目拟结合冰晶石－氧化铝电解质熔体的相关物理化学性质，运用铝电解基本理论，采用电化学研究方法、化学分析手段，系统分析研究LiF和KF共同存在对冰晶石－氧化铝电解过程中的阴极过程、金属溶解损失、阴极反应、阴极副反应等方面影响，以及分子比、电解温度、过热度对上述过程的影响规律。采用气体分析法测量与研究不同LiF和KF组分时的铝电解电流效率。运用多元统计分析方法，建立同时富集LiF和KF电解质熔体的铝溶解损失数学模型和电流效率损失模型。.通过本项目研究为我国改进铝电解生产工艺技术条件与操作，优化电解质成分，减少铝溶解损失，提高铝电解槽电流效率，降低电耗，提供理论与技术的支撑。

结项摘要

我国诸多铝电解系列因长期使用含Li2O和K2O杂质的氧化铝原料，使得电解质中富集LiF和KF，导致铝电解电流效率较低。针对这一特殊实际，本项目测量了 Na3AlF6-AlF3-CaF2-KF-LiF-Al2O3电解质熔体初晶温度与氧化铝在Na3AlF6-AlF3-CaF2-MgF2-LiF-KF溶解度。采用电化学研究方法研究了含LiF和KF冰晶石-氧化铝体系铝电解的阴极过程。利用气体容量法测量了金属在含LiF和KF电解质熔体中的溶解损失。研究了不同电解质组分、电解温度、电流密度等条件下碱金属在阴极铝中的含量变化，分析了阴极副反应。研究了含LiF和KF电解质熔体电解时碱金属与电解质向阴极炭块的渗透过程。基于金属在电解质熔体的表观溶解度数据，结合冰晶石－氧化铝电解质熔体的相关物理化学性质，分析了富集LiF和KF的工业电解槽电流效率受操作参数的影响。.通过本项目研究，获得如下重要结果与关键数据：每增加1%KF，降低电解质初晶温度2.8℃~4.0℃，而每增加1% LiF降低8℃~9℃。LiF浓度提高会降低氧化铝在电解质中的溶解度，而KF可改善氧化铝的溶解度。电解质中LiF存在，提高了铝的活度，降低了阴极过电压。KF增加，使金属铝的沉积过电位增大；分子比提高，铝与电解质熔体界面张力下降，铝易向电解质熔体扩散，增加了金属溶解损失；相同过热度下，金属溶解损失随LiF浓度提高下降明显。电解质熔体每提高10℃，铝表观溶解度增加0.0023wt%~0.0028wt%；在高阴极电流密度时，使阴极界面的Na+放电更容易，阴极铝中Na含量增加。通过本项目研究，建立了Na3AlF6-AlF3-CaF2-KF-LiF-Al2O3电解质熔体初晶温度模型和氧化铝在Na3AlF6-AlF3-CaF2-MgF2-LiF-KF溶解度数学模型；揭示了LiF和KF复杂电解质熔体中铝溶解损失机理；基于实验室数据，构建了富集LiF和KF电解质熔体的金属表观溶解度数学模型，而且根据工业电解槽数据，探讨了铝电解槽电流效率计算模型。.本项目的研究结果为改进铝电解生产工艺技术条件与操作，优化电解质成分，减少铝溶解损失，提高铝电解槽电流效率，提供了理论与技术的支撑。本项目研究也为低温铝电解提供参考。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（6）
专利数量（0）
The influence of various LiF concentrations on the cathodic electrochemical behavior at the tungsten electrode in Na3AlF6-Al2O3 molten salt
不同LiF浓度对Na3AlF6-Al2O3熔盐中钨电极阴极电化学行为的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    RSC Advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Kejia Liu;Kun Zhao;Naixiang Feng;Jianping Peng
  • 通讯作者：
    Jianping Peng
LiF对Na3AlF6-Al2O3熔盐电解阴极过程的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    彭建平;王耀武;赵坤;冯乃祥
  • 通讯作者：
    冯乃祥
KF对Na3AlF6-Al2O3熔盐电解阴极过程的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    彭建平;王耀武;刘柯佳;冯乃祥
  • 通讯作者：
    冯乃祥
The Impact of Cathode Material and Shape on Current Density in an Aluminum Electrolysis Cell
铝电解槽中阴极材料和形状对电流密度的影响
  • DOI：
    10.1007/s11837-015-1719-7
  • 发表时间：
    2016-02
  • 期刊：
    JOM
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Yang Song;Jianping Peng;Yuezhong Di;Yaowu Wang;Baokuan Li;Naixiang Feng
  • 通讯作者：
    Naixiang Feng
Electrochemical study of potassium fluoride in a cryolite-aluminum oxide molten salt
冰晶石-氧化铝熔盐中氟化钾的电化学研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Analytical Letters
  • 影响因子：
    2
  • 作者：
    Yuezhong Di;Kejia Liu;Kun Zhao;Naixiang Feng
  • 通讯作者：
    Naixiang Feng

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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