一种电解铝添加剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种电解铝添加剂，所述电解铝添加剂由60wt%的第一氟化铝与40wt%的铝用电解质组成，其中铝用电解质包括40wt%～60wt%的氟化钠，30wt%～52wt%的第二氟化铝，2wt%～6wt%的氟化钙，1wt%～6wt%的氟化锂，0.05wt%～0.1wt%的三氧化二铁，0.25wt%～0.3wt%的二氧化硅，1wt%～3wt%的三氧化二铝。本申请以铝用电解质部分替换了现有技术中常添加的干法氟化铝，从而降低了电解铝添加剂的成本，也减少了氟化铝的挥发，减轻了污染，同时氟化钠、氟化锂与氟化钙能够降低冰晶石-氧化铝的初晶点，提高导电率，最终使电解铝能够顺利的完成且能够保证电解铝的品质。
【专利说明】—种电解铝添加剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及电解铝【技术领域】，尤其涉及一种电解铝添加剂。
【背景技术】
[0002]铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，是地壳中含量最丰富的金属元素。由于铝具有质量轻和耐腐蚀的优点，在航空、建筑与汽车三大领域得到了广泛应用。
[0003]目前铝的获得方式主要是电解法炼铝。电解法炼铝是冰晶石-氧化铝熔盐电解法，其中氧化铝是炼铝的原料，冰晶石是熔剂。在电解过程中，直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应，阴极的电解产物是液体铝，阳极是气体二氧化碳和一氧化碳。
[0004]铝电解生产过程中，氟化铝是冰晶石-氧化铝熔体的常用添加剂。由于在电解铝生产过程中，原料氧化铝所含的氧化钠和水分在进入电介质中后，也会与电解质发生化学反应，产生氟化钠和氟化氢，从而使电解质成分发生改变，分子比升高，影响电解铝的生产，因此添加氟化铝能够调节电解质的分子比，保证电解质成分的稳定，使电解铝顺利地进行。但是氟化铝是人工合成产品，具有很大的挥发性，从而对环境具有一定的污染性；同时目前氟化铝一般采用的是干法氟化铝，其生产成本较高，因此电解铝添加剂干法氟化铝成本较高且环保性较差。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题在于提供一种电解铝添加剂，所述电解铝添加剂成本较低且具有较好的环保性。
[0006]有鉴于此，本发明提供了一种电解铝添加剂，由60wt%的第一氟化铝与40wt%的铝用电解质组成，以铝用电解质的重量百分比计，所述铝用电解质包括:
[0007]氟化钠40wt% ?60wt% ；
[0008]第二氟化铝30wt% ?52wt% ；
[0009]氟化钙2wt% ?6wt% ；
[0010]氟化锂lwt% ?6wt% ;
[0011 ] 二氧化硅0.25wt% ?0.3wt% ；
[0012]三氧化二铁0.05wt% ?0.lwt% ；
[0013]三氧化二招lwt% ?3wt%。
[0014]优选的，所述氟化钠的含量为45wt%?56wt%。
[0015]优选的，所述氟化钠的含量为48wt%?54wt%。
[0016]优选的，所述第二氟化铝的含量为35wt%?48wt%。
[0017]优选的，所述第二氟化铝的含量为38wt%?45wt%。
[0018]优选的，所述氟化钙的含量为3wt%?5wt%。
[0019]优选的，所述氟化锂的含量为2wt%?5wt%。
[0020]优选的，所述三氧化二铝的含量为1.8wt%?2.4wt%。[0021 ] 本发明提供了一种电解铝添加剂，所述电解铝添加剂包括第一氟化铝与铝用电解质，其中招用电解质包括40wt%?60wt%的氟化钠，30wt%?52wt%的第二氟化招，2wt%?6wt%的氟化I丐，lwt%?6wt%的氟化锂，0.05wt%?0.lwt%的三氧化二铁,0.25wt%?0.3wt%的二氧化硅，lwt%?3wt%的三氧化二铝。本申请以铝用电解质部分替换了现有技术中常添加的干法氟化铝，从而降低了电解铝添加剂的成本，也减少了氟化铝的挥发，减轻了污染，同时氟化钠、氟化锂与氟化钙能够降低冰晶石-氧化铝的初晶点，提高导电率，最终使电解铝能够顺利的完成且能够保证电解铝的品质。另外，本申请中的铝用电解质采用的是铝厂铝电解后的废弃物，从而更有利的节省了成本，并且资源得到的重复利用，有利于环保。
【具体实施方式】
[0022]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0023]本发明实施例公开了一种电解铝添加剂，由60wt%的第一氟化铝与40wt%的铝用电解质组成，以铝用电解质的重量百分比计，所述铝用电解质包括:
[0024]氟化钠40wt% ?60wt% ；
[0025]第二氟化铝30wt% ?52wt% ；
[0026]氟化钙2wt% ?6wt% ；
[0027]氟化锂lwt% ?6wt% ；
[0028]二氧化硅0.25wt% ?0.3wt% ；
[0029]三氧化二铁0.05wt% ?0.lwt% ；
[0030]三氧化二招lwt% ?3wt%。
[0031]铝电解生产过程中，干法氟化铝是冰晶石-氧化铝熔体的常用添加剂，以调节电解槽中电解质的分子比，稳定电解质水平。但是干法氟化铝在电解槽高温作用下易挥发，因此，本申请提供了一种电解铝添加剂，即冰晶石-氧化铝熔体的添加剂。
[0032]按照本发明，所述电解铝添加剂由60wt%的第一氟化铝和40wt%的铝用电解质组成；本发明以铝用电解质部分替换了氟化铝，且所述铝用电解质是铝厂电解铝完成后原电解槽中废弃的电解质，本申请废弃的电解质经过进一步加工，使其重新作为电解铝的添加剂替代部分氟化铝，因此本发明的铝用电解质实现了废弃物的重复利用，节约了成本并具有一定的环保型。
[0033]本发明所述第一氟化铝优选为干法氟化铝，本发明对所述干法氟化铝的制备方法没有特别的限制，按照本领域技术人员熟知的方法制备即可。
[0034]本发明中所述铝用电解质包括氟化钠、氟化铝、氟化钙、氟化锂、三氧化二铁、二氧化硅与三氧化二铝。其中所述氟化钠能够降低熔点，提高导电率，所述氟化钠的含量为40wt%?60wt%，优选为45wt%?56wt%，更优选为48wt%?54wt%，最优选为50wt%?52wt%。
[0035]所述第二氟化铝可以进一步弥补电解铝过程中氟化铝的损失，降低电解温度，以保证生产技术条件的稳定。所述第二氟化铝的含量为30wt%?52wt%，优选为35wt%?48wt%,更优选为38wt%?45wt%,最优选为40wt%?43wt%。
[0036]所述氟化钙可降低电解质的熔点，增大密度，增大电解质在铝液界面上的相间张力，减少铝溶解损失，增大粘度，减少溶液蒸汽压，但是较少导电率，减少氧化铝的溶解度，因此所述氟化钙的含量为2wt%?6wt%，优选为2.5wt%?5.5wt%,更优选为3wt%?5wt%，最优选为3.8wt%?4.5wt%,最优选为3.5wt?4wt%。
[0037]所述氟化锂提高电解质的导电性能，降低电解质的初晶温度，降低电解质熔体的蒸汽压，降低率在电解质中的蒸汽压，所述氟化锂的含量为lwt%?6wt%，优选为2wt%?5wt%,更优选为2.4wt%?4.6wt%,最优选为3wt%?4.5wt%,最优选为3.2wt%?4.0wt%。
[0038]按照本发明，所述三氧化二招的含量为lwt%?3wt%,优选为1.8wt%?2.4wt%,更优选为1.5wt%?2.0wt%。本领域技术人员熟知的，铁元素与硅元素是铝电解过程中是严重影响铝品质的元素，因此应该严格控制铁元素与硅元素的含量，其含量越低越好，所述二氧化硅的含量为0.25wt%?0.30wt% ;所述三氧化二铁的含量为0.05wt%?0.lwt%。
[0039]按照本发明，所述电解铝添加剂的制备方法，优选按照先将铝用电解质中的氟化钠、第二氟化铝、氟化锂、氟化钙、氧化铝、三氧化二铁与二氧化硅混合均匀，将第一氟化铝与铝用电解质直接掺兑，混合均匀即可。
[0040]本发明提供了一种电解铝添加剂，所述电解铝添加剂中包括氟化铝与铝用电解质，其中招用电解质包括40wt%?60wt%的氟化钠，30wt%?52wt%的氟化招，2wt%?6wt%的氟化I丐，lwt%?6wt%的氟化锂，0.05wt%?0.lwt%的三氧化二铁，0.25wt%?0.3wt%的二氧化硅，lwt%?3wt%的三氧化二铝。本申请以铝用电解质部分替换了现有技术中常添加的干法氟化铝，从而降低了电解铝添加剂的成本，也减少了氟化铝的挥发，减轻了污染，同时氟化钠、氟化锂与氟化钙能够降低冰晶石-氧化铝的初晶点，提高导电率，最终使电解铝能够顺利的完成且能够保证电解铝的品质。另外，本申请中的铝用电解质采用的是铝厂铝电解后的废弃物，从而更有利的节省了成本，并且资源得到的重复利用，有利于环保型。本发明的电解铝添加剂与现有技术中直接添加干法氟化铝对电解铝产品的质量没有影响。
[0041]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的电解铝添加剂进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0042]实施例1
[0043]将60kg干法氟化铝与40kg铝用电解质混合，得到电解铝用添加剂，将制备的电解铝用添加剂加入至铝电解槽中作为添加剂；其中铝用电解质包括:20kg氟化钠，15kg氟化铝，1.26kg氟化钙，2.4kg氟化锂，0.02kg三氧化二铁，0.12kg 二氧化硅，1.2kg三氧化二铝。实验结果表明，在上述添加剂加入的情况下，生产的电解铝的纯度为99.8%。
[0044]实施例2
[0045]将60kg干法氟化铝与40kg铝用电解质混合，得到电解铝用添加剂，将制备的电解铝用添加剂加入至铝电解槽中作为添加剂；其中铝用电解质包括:16kg氟化钠，20kg氟化铝，2.08kg氟化钙，1.2kg氟化锂，0.02kg三氧化二铁，0.1kg 二氧化硅，0.6kg三氧化二铝。实验结果表明，在上述添加剂加入的情况下，生产的电解铝的纯度为99.5%。
[0046]实施例3
[0047]将60kg干法氟化铝与40kg铝用电解质混合，得到电解铝用添加剂，将制备的电解铝用添加剂加入至铝电解槽中作为添加剂；其中铝用电解质包括:24kg氟化钠，13kg氟化铝，1.26kg氟化钙，0.4kg氟化锂，0.03kg三氧化二铁，0.1Ikg二氧化硅，1.2kg三氧化二铝。
[0048]实施例4
[0049]将60kg干法氟化铝与40kg铝用电解质混合，得到电解铝用添加剂，将制备的电解铝用添加剂加入至铝电解槽中作为添加剂；其中铝用电解质包括:18kg氟化钠，18kg氟化铝，1.92kg氟化钙，1.43kg氟化锂，0.03kg三氧化二铁，0.12kg 二氧化硅，0.5kg三氧化二招。
[0050]实施例5
[0051 ] 将60kg干法氟化铝与40kg铝用电解质混合，得到电解铝用添加剂，将制备的电解铝用添加剂加入至铝电解槽中作为添加剂；其中铝用电解质包括:22kg氟化钠，14kg氟化铝，1.95kg氟化钙，0.92kg氟化锂，0.03kg三氧化二铁，0.1kg 二氧化硅，Ikg三氧化二铝。
[0052]实施例6
[0053]将60kg干法氟化铝与40kg铝用电解质混合，得到电解铝用添加剂，将制备的电解铝用添加剂加入至铝电解槽中作为添加剂；其中铝用电解质包括:23kg氟化钠，13kg氟化铝，0.82kg氟化钙，2.1kg氟化锂，0.03kg三氧化二铁，0.1kg 二氧化硅，0.95kg三氧化二铝。
[0054]实施例7
[0055]将实施例1制备的电解铝添加剂分别用于新疆信发铝业及河南伊川铝厂电解铝过程中的添加剂，实验结果表明，伊川铝厂生产每吨铝消耗实施例1制备的电解铝添加剂10.95kg ;新疆信发铝业生产每吨铝消耗实施例1制备的电解铝添加剂50kg。
[0056]对比例I
[0057]将采用现有技术生产的干法氟化铝分别用于新疆信发铝业即河南伊川铝厂电解铝过程中的添加剂，实验结果表明，伊川铝厂生产每吨铝消耗干法氟化铝23.47kg;新疆信发铝业生产每吨铝消耗干法氟化铝为95kg。
[0058]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0059]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种电解铝添加剂，由60被％的第一氟化铝与40wt%的铝用电解质组成，以铝用电解质的重量百分比计，所述铝用电解质包括: 氟化钠40wt%?60wt% ； 第二氟化铝30wt%?52wt% ； 氟化I丐2wt%?6wt% ； 氟化锂lwt%?6wt% ； 二氧化娃0.25wt% ?0.3wt% ； 三氧化二铁0.05wt%?0.lwt% ； 三氧化二银lwt%?3wt%。
2.根据权利要求1所述的电解铝添加剂，其特征在于，所述氟化钠的含量为45wt%?56wt%0
3.根据权利要求2所述的电解铝添加剂，其特征在于，所述氟化钠的含量为48wt%?54wt%。
4.根据权利要求1所述的电解铝添加剂，其特征在于，所述第二氟化铝的含量为35wt% ?48wt%。
5.根据权利要求4所述的电解铝添加剂，其特征在于，所述第二氟化铝的含量为38wt% ?45wt%。
6.根据权利要求1所述的电解铝添加剂，其特征在于，所述氟化钙的含量为3wt%?5wt%。
7.根据权利要求1所述的电解铝添加剂，其特征在于，所述氟化锂的含量为2wt%?5wt%。
8.根据权利要求1所述的电解铝添加剂，其特征在于，所述三氧化二铝的含量为.1.8wt% ?2.4wt%。
【文档编号】C25C3/18GK104278294SQ201310275400
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2013年7月2日
【发明者】芦迎春, 刘辉 申请人:焦作市恒辉精密制造有限公司