专利名称：一种大型预焙阳极铝电解槽用电解质的制作方法
技术领域：
一种大型预焙阳极铝电解槽用电解质，涉及一种铝电解用电解质，特别是大型预焙阳极铝电解槽用电解质。
背景技术：
我国铝工业于上世纪九十年代中期在国家大型铝工业试验基地自主开发出280kA大型预焙阳极铝电解槽(以下简称大型槽)，以后国内相继设计建成一系列280--350kA级大型槽的现代化铝企业，但是随着电解槽容量的不断扩大或强化电流，电解槽单位安培的散热面积即电比表面积逐渐减小，极间过剩热量使槽侧部不易形成炉帮和伸腿，易引起侧部漏炉，同时增大槽内的水平电流，导致电解槽的稳定性变差。
自从Hall-Heroult法问世以来，工业铝电解质一直以冰晶石-氧化铝为基本体系。受传统160kA级中型铝电解槽“四低一高”技术条件思想观念的影响，目前我国大型槽普遍采用低温、低分子比的电解质，其分子比一般控制在2.0-2.4之间，电解质中添加有CaF2、MgF2，其含量一般为CaF23.0％-6.0％、MgF21.0％-6.0％。实验研究表明，低温、低分子比电解质虽有能降低电解质的初晶温度，显著提高铝电解的电流效率等优点，但其缺点是降低电解质熔体的电导率，降低氧化铝的溶解度和溶解速度等，另外低分子比电解质成分的稳定性、热稳定性大大降低，易产生槽底沉淀，侧部不结炉帮，反而不易使电解槽低温、低分子比操作达到理想的电流效率。另外电解质中的CaF2、MgF2添加剂虽然同样能降低电解温度，提高电流效率，但二者均会减少电解质熔体的电导率。目前随着电解槽容量的不断扩大，大型槽电比表面积逐渐减小，低分子比电解质及CaF2、MgF2添加剂在大型槽上的应用因其低的电导率更加导致了槽极间过剩热量的增加，由此引发以上诸多问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种既可降低电解质的初晶温度，提高铝电解的电流效率，又可提高大型槽所用低分子比电解质的电导率，进而降低电解槽极间电解质压降，减少极间内热，减少槽内总的发热量，使大型槽稳定运行，维持较好的热平衡和较高的阳极电流密度，各项工艺指标与技术条件得到明显改善的大型预焙阳极铝电解槽用电解质。
本发明的目的是通过以下技术方案实现。
一种大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其重量百分比成分为AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％，余量为Na3AlF6，其中CaF2、MgF2为自然累积量。
本发明的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，该电解质的初晶温度为910℃-930℃，电导率为2.0-2.5/Ω.cm。
本发明的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，该电解质的电解温度为930℃-950℃。
本发明的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，该电解质中锂盐的添加在电解槽的启动后期短期内达到控制范围，以后可少加或缓加。
本发明的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其电导率的测定温度基于在配制的每种电解质初晶温度的基础上加10℃-20℃。
本发明的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，综合了各种添加剂对铝电解质物理化学性质的影响，在目前我国大型槽现行的电解质成分基础上，在实验室配制含有一定锂盐的多种添加剂的复杂体系的电解质，研究添加锂盐后大型槽现行电解质的电导率、初晶温度。
本发明的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其电导率的测定温度基于在配制的每种电解质初晶温度的基础上加10℃-20℃，此选定的测定温度比较接近大型槽实际的工业电解质温度，而文献上等发表的加有添加剂的电解质电导率等的数据图表都是在一定不变的温度如1000℃下给出的，而且未见有针对实际的各种工业电解质在其使用操作温度下电导率等的有关数据。
实验研究表明，在低分子比的电解质中添加单一的一定量的锂盐即可降低大大电解质的初晶温度，满足降低电解操作温度的目的。但随着相应电解温度的降低，却会逐渐抵消锂盐添加剂提高电解质电导率的优点，即添加锂盐后在较低的温度下测定的电解质电导率反而低于未添加锂的在较高温度下的测定值。所以从减少极间内热的角度考虑，为提高电解质的电导率，电解质的初晶温度不能太低，即锂盐的添加量不以过大。经实验研究提出适用于大型槽的电解质重量百分比成分为AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％(后两者为自然累积量)，余量为Na3AlF6。
本发明与现有技术相比，能充分利用我国铝土矿特有的含锂资源的优势，在电解槽的启动后期短期内达到控制范围后，以后可少加或缓加，随国产氧化铝中含有的少量的Li2O在槽内转化为LiF，即可保证电解质中稳定的锂盐含量。本发明使用单一的添加剂即可降低电解质的初晶温度，满足降低电解操作温度的目的，且在此操作温度下电解质的电导率较高，进而减少了槽极间内热，电解槽运行稳定。
具体实施例方式
大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其电解质重量百分比成分为AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％(后两者为自然累积量)，余量为Na3AlF6；该电解质的初晶温度为910℃-930℃，电导率为2.0-2.5/Ω.cm，电解质的电解温度为930℃-950℃，且电解质中锂盐的添加在电解槽的启动后期短期内达到控制范围，以后可少加或缓加。
本发明适合于电流强度为180kA级以上大型预焙阳极铝电解槽，采用此电解质的大型槽有利于维持较好的热平衡和保持较高的阳极电流密度，可强化电流10％-30％，平均电流效率提高1％-3％，槽工作电压降低到3.90-4.10V，各项工艺指标与技术条件得到明显改善，节电效果显著。
本发明的实施例如下实施例1大型槽电流强度180kA，所用电解质重量百分比成分为AlF216％，LiF 2.0％，CaF22.5％为自然累积量，MgF21.5％为自然累积量，Al2O32.5％，余量为Na3AlF6。此组分的电解质初晶温度为916℃，电导率为2.07/Ω.cm。电解槽的操作电解温度为930℃-935℃。
实施例2大型槽电流强度240kA，所用电解质重量百分比成分为AlF313％，LiF 2.5％，CaF22.5％为自然累积量，MgF21.5％为自然累积量，Al2O32.5％，余量为Na3AlF6。此组分的电解质初晶温度为922℃，电导率为2.16/Ω.cm。电解槽的操作电解温度为935℃-940℃。
实施例3大型槽电流强度300kA，所用电解质重量百分比成分为AlF310％，LiF 3.0％，CaF22.5％为自然累积量，MgF21.5％为自然累积量，Al2O32.5％，余量为Na3AlF6。此组分的电解质初晶温度为928℃，电导率为2.32/Ω.cm。电解槽的操作电解温度为940℃-950℃。
实施例4大型槽电流强度350kA，所用电解质重量百分比成分为AlF39％，LiF 4.0％，CaF22.5％为自然累积量，MgF21.5％为自然累积量，Al2O32.5％，余量为Na3AlF6。此组分的电解质初晶温度为925℃，电导率为2.44/Ω.cm。电解槽的操作电解温度为940℃-950℃。
权利要求
1.大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其电解质重量百分比成分为AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％，余量为Na3AlF6。其中CaF2、MgF2为自然累积量。
2.根据权利要求1所述的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其特征在于其电解质的初晶温度为910℃-930℃，电导率为2.0-2.5/Ω.cm。
3.根据权利要求1所述的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其特征在于该电解质的电解温度为930℃-950℃。
4.根据权利要求1所述的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其特征在于该电解质中锂盐的添加在电解槽的启动后期短期内达到控制范围，以后可少加或缓加。
5.根据权利要求1所述的大型预焙阳极铝电解槽用电解质，其特征在于其电导率的测定温度基于在配制的每种电解质初晶温度的基础上加10℃-20℃。
全文摘要
一种大型预焙阳极铝电解槽用电解质，涉及一种铝电解用电解质，特别是大型预焙阳极铝电解槽用电解质。其重量百分比成分为AlF
文档编号C25C3/18GK101063214SQ20071009981
公开日2007年10月31日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者姜治安, 王玉, 顾松青 申请人:中国铝业股份有限公司