基于低温熔盐系Na5Al3F14-Li3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O3铝电解基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51774080
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0412.有色金属冶金
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

A temperature decrease in the aluminum electrolytic process is in favor of reduction of the energy consumption and increase of the cell life. However, the electrical conductivity and the alumina solubility also continue to decrease with decrease temperature. Some alumina sludge forms easily on the cathode due to low dissolution rate of alumina in a low temperature melt. Based on a mild effect of component on liquidus temperature of Na5Al3F14-AlF3 and improving the conductivity by Li3AlF6 and the alumina solubility by K3AlF6, a new molten electrolyte system of Na5Al3F14-Li3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O3 is suggested for low temperature aluminum electrolysis. The appropriate range in component and temperature would be determined based on a serial of experiments and investigations on liquidus temperature, electrical conductivity of the melt and solubility of alumina and aluminum in the melt. The kinetic model of dissolution of alumina would be built. Especially, the mechanism of formation and dissolution of sludge would be explained. The electrode processes would also be investigated by electrochemical analysis. Effects of temperature, components, aluminum solubility and current density on current efficiency of aluminum electrolysis would be discussed. This work is supposed to provide theoretical basis for developing the low-temperature aluminum electrolysis technology with the system.
降低铝电解的操作温度有利于降低电能消耗、延长铝电解槽寿命。通常,低温铝电解面临着因温度降低电解质熔体的电导率性能变差、对氧化铝溶解性能降低、槽底沉淀多且难以溶解等问题。针对这些问题,基于Na5Al3F14-AlF3系初晶温度受组分影响较弱,Li3AlF6与K3AlF6可分别提高电解质熔体的电导性能与氧化铝溶解性能,提出一种新的Na5Al3F14-Li3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O3电解质体系。基于对该电解质体系的初晶温度、电导率、氧化铝溶解度、铝溶解度等关键物理化学性质的研究,确定适于铝电解的组分与温度范围。并在此基础上,重点研究氧化铝溶解动力学、沉淀形成与溶解机制。基于电化学技术,研究电极过程动力学。在实验室电解槽上铝电解实验,并结合铝溶解与二次反应损失机理,探索电流效率损失机理。通过本项目研究,为实现该体系低温铝电解技术的应用奠定理论基础。

结项摘要

降低铝电解的操作温度有利于降低电能消耗、延长铝电解槽寿命。通常,低温铝电解面临着因温度降低电解质熔体的电导率性能变差、对氧化铝溶解性能降低、槽底沉淀多且难以溶解等问题。针对上述问题,提出Na5Al3F14-Li3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O3电解质体系。本项目系统地对该电解质体系的初晶温度和相平衡、电导率、氧化铝溶解度、铝溶解度等关键物理化学性质进行了研究;研究了氧化铝溶解动力学,电解质-氧化铝沉淀形成与溶解机制;研究了铝电解电极过程动力学;研究了电解质对碳阴极腐蚀;通过低温铝电解实验,考察了电解质组分、电流密度、极距、温度等关键因素。通过项目研究:1)建立了低温电解质体系的初晶温度与氧化铝溶解度等关键物理化学数据模型;2)探明了沉淀形成过程,揭示了其溶解机制;3)阐明了低温电解质在炭阴极中渗透规律,明确了该体系铝电解电极过程;4)探索了低温铝电解电流效率损失机理;5)完善了该体系低温铝电解的理论基础。通过研究,发表学术论文13篇,其中被SCIE收录8篇,EI收录2篇;申请国家发明专利6项,其中5项授权;培养博士研究生1名,硕士7名(均毕业);获第三届全国有色金属优秀青年科技奖1项。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Recovery of aluminum from waste aluminum alloy by low-temperature molten salt electrolysis
低温熔盐电解从废铝合金中回收铝
  • DOI:
    10.1016/j.mineng.2020.106386
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Minerals Engineering
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Huan Shuxing;Wang Yaowu;Peng Jianping;Di Yuezhong;Li Bo;Zhang Lida
  • 通讯作者:
    Zhang Lida
Towards improved current efficiency of Hall-Heroult cells by using a novel cathode and process parameters
通过使用新型阴极和工艺参数来提高霍尔-埃鲁电池的电流效率
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    JOM
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Jianping Peng;Yang Song;Yuezhong Di;Yaowu Wang;Naixiang Feng
  • 通讯作者:
    Naixiang Feng
Metal flow performance in aluminium electrolytic cells with different side-wall types
不同侧壁类型铝电解槽的金属流动性能
  • DOI:
    10.1080/00084433.2017.1414107
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Canadian Metallurgical Quarterly
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Yang Song;Jianping Peng;Yuezhong Di;Yaowu Wang;Naixiang Feng
  • 通讯作者:
    Naixiang Feng
Alumina solubility in NaF-KF-LiF-AlF3-based low-temperature melts
氧化铝在 NaF-KF-LiF-AlF3 基低温熔体中的溶解度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    JOM
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Jianping PENG;Zheng Wei;Yuezhong Di;Yaowu Wang;Ting Sun
  • 通讯作者:
    Ting Sun
The Penetration Behavior of Electrolyte into Graphite Cathode in NaF-KF-LiF-AlF3 System with Low Cryolite Ratios
低冰晶石比例NaF-KF-LiF-AlF3体系中电解质对石墨阴极的渗透行为
  • DOI:
    10.1016/j.jms.2016.04.011
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    BingXu Chen;JianPing Peng;YaoWu Wang;YueZhong Di
  • 通讯作者:
    YueZhong Di

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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