专利名称：一种铝电解方法
技术领域：
一种铝电解方法，涉及一种中低温生产铝电解的方法。
背景技术：
一百多年以来，铝工业不断研究炼铝的新方法，探索增加单槽铝产量，节省电能消耗量， 改善劳动条件，降低生产成本的各种途径，其中降低电解温度是最佳途径之一。而降低电解 温度最关键的问题是找到新型的合适的电解质体系。当前能源价格上涨，供电紧张，各国都 在寻求铝工业节能途径。降低铝电解温度能够有效的提高电流效率，大幅降低能耗，还能提 高原铝纯度，延长电解槽寿命，有利于采用惰性电极材料和绝缘侧衬材料。因此，中低温铝 电解的研究成为当今铝业界最活跃的课题之一，新型中低温电解质体系也成为研究的热点。 新型中低温电解质体系的研究主要集中于低分子比的钠冰晶石体系，另外还有锂冰晶石、氯 化铝熔盐、硫酸盐熔盐及非水溶液溶剂中卤化铝和有机铝熔盐体系，这些体系的研究虽然取 得了一些成果，但要实现工业应用还必须解决以下问题
1) 中低温电解质存在的最严重的问题是氧化铝在其中的溶解度速度慢，溶解度低，这 对于工业应用来说是很难认可的；
2) 随着电解温度的降低，电解质的电导率也会降低，这将提高吨铝的直流电耗，从而 提高生产成本；
3) 有的电解质体系对阴极腐蚀严重；
4) 随着电解温度的降低，电解质和铝液的密度之差变小，这对铝液和电解质的分层会 带来负面影响。
工业上想要实现中低温铝电解最大的障碍是氧化铝的溶解速度慢，溶解度小，另一个主 要障碍则是中低温电解质电导率低。因此必须找到一种氧化铝溶解度高、溶解速度快且电导 率高的电解质体系。添加钾盐的电解质体系能使氧化铝的溶解度和溶解速度增大。但由于添 加钾盐的电解质体系对普通阴极的腐蚀性较大，该体系在工业上一直是被禁用的。到目前为 止，还没有找到可以在工业上应用的中低温电解质和相应的阴极材料
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术的不足，提供一种能有效提高氧化铝溶解度高、溶解 速度快且电导率高的电解质，阴极材料耐电解质腐蚀性能高的铝电解方法。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铝电解方法，其特征在于采用的电解质中加入了钾冰晶石或无水氟化钾和氟化锂， 电解质的质量百分含量为kF为10%~28%,LiF为4。/。 15。/。，AlF3为8%~15%，八1203为2% 4%， CaF2为3^ 5n/。， MgF2为in/。 3。/。，余量为Na3AlF6;阴极材料为石墨化阴极或者表面有TiB2 涂层的石墨化阴极。
本发明的方法采用的电解质体系初晶温度为800~870°C，电导率为1.95~2.30S/cm，氧化 铝饱和溶解度为5 8%，密度为1.9~2.1g/cm3;所用的石墨化阴极的指标如下电阻率《15u Q'm，体积密度为》1.70g/cm3，灰分<0.9%，真密度》2.15 g/cm3。
本发明的方法，阴极材料与电解质体系配和使用，当kF含量为100/。 18wt。/。时，使用石 墨化阴极，当kF含量为18 28wt。/。时，使用表面有TiB2涂层的石墨化阴极。
本发明的方法采用的电解质体系解决了中低温铝电解最大的障碍——氧化铝溶解度低、 溶解速度慢，且该电解质体系电导率、密度和现有工业电解质相当，而挥发损失仅为工业电 解质的三分之一左右。本发明的方法提供的阴极解决了添加钾盐的电解质对阴极的腐蚀问题。 本发明的电解质体系和阴极配合使用，可以实现810 88(TC的中低温铝电解，由于降低了电 解温度，使用该电解质体系能够降低槽电压，减小电解质的挥发损失，从而降低能耗，减少 氟化盐消耗。
具体实施例方式
一种铝电解方法，采用的电解质中加入了钾冰晶石或无水氟化钾和氟化锂，电解质的质 量百分含量为kF为10%~28 %， LiF为4%~15 %， A1F3为8%~15 %， A1203为2% 4%， CaF2 为3%~5%， MgF2为l。/。 3。/。，余量为NasAlF6;阴极材料为石墨化阴极或者表面有TiB2涂层 的石墨化阴极。阴极材料与电解质体系配和使用，当kF含量为10。/。 18wt。/。时，使用石墨化 阴极，当kF含量为18 28wt。/。时，使用表面有TiB2涂层的石墨化阴极。 实施例1
电解质成分kF为10 wt%， LiF为5wt。/。， A1F3为14.5 wt%， A1203为2.5 wt%， CaF2 为3wt%， MgF2为2wt%，余量为Na3AlF6，该组成的电解质初晶温度为865°C，电导率为 2.24S/cm，氧化铝饱和溶解度为7.5%,密度为1.96g/cm3。使用石墨化阴极。 实施例2电解质成分kF为16 wt%， LiF为8 wt%， A1F3为11.5 wt%，八1203为2.5 wt%， CaF2 为5wt。/。， MgF2为1.5wtM，余量为Na3AlF6，该组成的电解质初晶温度为841°C，电导率为 2.11 S/cm，氧化铝饱和溶解度为7.0%,密度为1.98g/cm3。使用石墨化阴极。
实施例3
电解质成分kF为23 wt%， LiF为10 wt%， A1F3为11 wt%， A1203为2.0 wt%， CaF2 为5wt。/。， MgF2为1.5wty。，余量为NasAlF6，该组成的电解质初晶温度为827°C，电导率为 2.01 S/cm，氧化铝饱和溶解度为6.5%，密度为2.01g/cm3。使用表面有TiB2涂层的石墨化阴极。
实施例4
电解质成分kF为28wt%， LiF为14 wt%， A1F3为10.6 wt%， A1203为2.0 wt%， CaF2 为5wty。， MgF2为1.5wt。/。，余量为Na3AlF6，该组成的电解质初晶温度为803°C，电导率为 1.96S/cm，氧化铝饱和溶解度为6.1%，密度为2.02g/cm3。使用表面有TiB2涂层的石墨化阴极。
权利要求
1.一种铝电解方法，其特征在于采用的电解质中加入了钾冰晶石或无水氟化钾和氟化锂，电解质的质量百分含量为kF为10％～28％，LiF为4％～15％，AlF3为8％～15％，Al2O3为2％～4％，CaF2为3％～5％，MgF2为1％～3％，余量为Na3AlF6；阴极材料为石墨化阴极或者表面有TiB2涂层的石墨化阴极。
2. 根据权利要求1所述的一种铝电解方法，其特征在于阴极材料与电解质体系配和使用， 当kF重量含量为10%~18 %时，使用石墨化阴极，当kF重量含量为18%~28 wt %时，使用 表面有TiB2涂层的石墨化阴极。
全文摘要
一种铝电解方法，涉及一种中低温生产铝电解的方法。其特征在于采用的电解质中加入了钾冰晶石或无水氟化钾和氟化锂，电解质的质量百分含量为kF为10％～28％，LiF为4％～15％，AlF<sub>3</sub>为8％～15％，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>为2％～4％，CaF<sub>2</sub>为3％～5％，MgF<sub>2</sub>为1％～3％，余量为Na<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>；阴极材料为石墨化阴极或者表面有TiB<sub>2</sub>涂层的石墨化阴极。本发明的电解质体系和阴极配合使用，可以实现810～880℃的中低温铝电解，而且能够降低槽电压，减小电解质的挥发损失，从而降低能耗，减少氟化盐消耗。
文档编号C25C3/00GK101285198SQ20081011480
公开日2008年10月15日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者罗丽芬, 邱仕麟, 颜恒维 申请人:中国铝业股份有限公司