铝电解生产方法
【专利摘要】本发明公开了铝电解生产方法，包括：以冰晶石为溶剂，向溶剂中加入添加剂，以便获得电解质；向电解质中加入氧化铝并发生电解反应，以便获得铝产品，其中，添加剂包括含锂氟化铝、氟化镁、氟化钙的至少一种。采用上述方法可以达到低温低电压控制，节能降耗的目的。
【专利说明】铝电解生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝电解领域，具体而言，本发明涉及铝电解生产方法。
【背景技术】
[0002]电解铝作为高能耗产业，降低电耗始终是铝行业降低成本的一项技术和管理目标。近年来，国家对电解铝行业控制越来越严，行业准入标准越来越高，企业之间竞争愈发激烈，许多铝厂为降低电耗纷纷采用低温低电压生产工艺。
[0003]然而，目前用于铝电解生产的方法好有待进一步改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有效改善电解体系，提高电流效率的铝电解生产方法。
[0005]根据本发明的一个方面，本发明提出了一种铝电解生产方法。根据本发明实施例的铝电解生产方法包括:以冰晶石为溶剂，向所述溶剂中加入添加剂，以便获得电解质；向所述电解质中加入氧化铝并发生电解反应，以便获得铝产品，其中，所述添加剂包括含锂氟化铝、氟化镁、氟化钙的至少一种。
[0006]由此本发明通过利用含锂氟化铝代替传统的氟化锂和碳酸锂，实现了氟化铝降低分子比，降低了电解质的 初晶温度，从而降低电解的温度；同时也达到了向电解质中添加氟化锂的目的，提高了电解质的导电率和电流效率；另外，以含锂氟化铝代替传统的氟化锂和碳酸锂能够显著降低成本，保护环境。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的铝电解生产方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]在本发明的一些实施例中，所述电解质中含有:35~38wt%的氟元素；15~17wt%的钠元素；0.2~0.3wt%的镁元素；31~35wt%的铝元素；以及1.5~3.5wt%的钙元素。由此可以进一步提闻电解质体系，提闻招广率。
[0009]在本发明的一些实施例中，所述含锂氟化铝中包含:60~62%的氟离子、31~33%的铝离子、I~2%的锂离子。由此可以利用上述含锂氟化铝替代传统的氟化锂盐或者碳酸锂，有效的用于改善电解质体系。
[0010]在本发明的一些实施例中，所述含锂氟化铝中钠离子含量不大于0.4%、二氧化硅含量不大于0.3%,硫酸根离子不大于0.1%,五氧化二磷含量不大于0.03%,三氧化二铁含量不大于0.1%，氢氧化钠含量不大于1.0%。由此可以进一步有效改善电解质体系。
[0011]在本发明的一些实施例中，所述电解质中锂离子含量为2~3重量％。由此可以进一步提闻电解效率，进而提闻招广率。
[0012]在本发明的一些实施例中，所述电解质中氟化钠与氟化铝的分子比为2.3~2.7。由此可以进一步提闻电解效率，进而提闻招广率。
[0013]在本发明的一些实施例中，所述电解反应是在940~945摄氏度下进行的。由此可以进一步提闻电解效率，进而提闻招广率。
【具体实施方式】
[0014]下面详细描述本发明的实施例，描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0015]现有的用于调节和改善电解槽生产铝的电解质性质的锂盐添加剂多采用氟化锂或者碳酸锂等，但由于氟化锂价格昂贵，大量使用会显著增加电解铝生产工艺的成本，推广难度较大。因此碳酸锂成为现在铝电解工业的主要锂盐添加剂，但是添加过多的碳酸锂会产生过多的二氧化碳，增加温室气体的排放，不利于环境保护。本发明的发明人通过大量实验，意外发现一种锂盐添加剂可以完全取代传统的氟化锂和碳酸锂，解决上述技术问题。
[0016]为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种铝电解生产方法。根据本发明实施例的铝电解生产方法包括:以冰晶石为溶剂，向溶剂中加入添加剂，以便获得电解质；向所述电解质中加入氧化铝并发生电解反应，以便获得铝产品，其中，所述添加剂包括:含锂氟化铝、氟化镁、氟化钙中的至少一种。
[0017]由此本发明通过利用含锂氟化铝代替传统的氟化锂和碳酸锂，实现了氟化铝降低分子比，降低了电解质的初晶温度，从而降低电解的温度；同时也达到了向电解质中添加氟化锂的目的，提高了电解质的导电率和电流效率；另外，以含锂氟化铝代替传统的氟化锂和碳酸锂能够显著降低成本，保护环境。因此，本发明上述实施例的铝电解生产方法可以有效弥补传统氟化锂和碳酸锂等添加剂的不足与缺陷，为低温低压控制技术的实现创造了有利条件。
[0018]根据本发明 的具体实施例，含锂氟化铝可以改善电解质体系，提高电解质的电导率，提高电流效率，有助于维持适当的分子比和电解槽温度；氟化镁的加入有利于在电解槽启动过程中碳渣从电解质中分离；氟化钙的加入在电解槽启动过程中有利于炉棒的形成。因此通过添加上述添加剂可以显著提高电解效率和产率，进而提高原料利用率，避免原料浪费。
[0019]根据本发明的具体实施例，上述添加剂中的含锂氟化铝的成分并不受特别限制，例如优选采用的含锂氟化铝中可以包含:60~62%的氟离子、31~33%的铝离子、I~2%的锂离子。由此具有上述组分的含锂氟化铝盐可以为电解质提供足够量的锂离子，以便降低电解质的电阻率，从而降低极距。同时，利用上述含锂氟化铝替代传统的氟化锂盐或者碳酸锂，可以有效的改善电解质体系。
[0020]根据本发明的具体实施例，上述添加剂的加入量并不受特别限制，可以按照发明人通过实验筛选得到的较优的配比加入，例如制备得到的电解质中含有:35~38wt%的氟元素；15~17wt%的钠元素；(λ 2~0.3wt%的镁元素；31~35wt%的铝元素；以及1.5~
3.5wt%的钙兀素。由此可以进一步提闻电解质体系，提闻招广率。
[0021]根据本发明的具体实施例，含锂氟化铝中钠离子含量不大于0.4%、二氧化硅含量不大于0.3%,硫酸根离子不大于0.1%,五氧化二磷含量不大于0.03%,三氧化二铁含量不大于0.1%，氢氧化钠含量不大于1.0%。由此可以进一步有效改善电解质体系。上述含锂氟化铝成本显著低于氟化锂，而在调节电解质性能的方面可以达到氟化锂相同的标准，因此本发明上述实施例的铝电解生产方法可以显著降低成本。[0022]根据本发明的具体实施例，通过向电解质中加入上述含锂氟化铝后，电解质中锂离子含量为2~3重量％。由此可以进一步提高电解效率，进而提高铝产率。
[0023]根据本发明的具体实施例，上述电解质中的氟化钠与氟化铝的分子比为2.3~2.7。由此可以进一步提闻电解效率，进而提闻招广率。分子比又叫摩尔比:电解质中总氣化钠的摩尔分数与总氟化铝的摩尔分数的比值。由此通过控制电解质中氟化钠与氟化铝的分子比为2.3~2.7可以使得电解质呈酸性，由此有利于降低电解温度，减少二次反应，提高电流效率，但摩尔比过低或者低于2.3，则会导致氧化铝溶解度降低，槽内易产生大量沉淀，而摩尔比过高时，解质呈碱性，导致电解温度偏高，电流效率降低，因此选择电解质中氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.3~2.7范围之间既可以提高电流效率，又可以提高氧化铝溶解度。
[0024]根据本发明的具体实施例，上述铝电解生产方法过程中可以控制电解反应是在940~945摄氏度下进行。由此通过采用上述铝电解生产方法可以有效降低电解反应温度，达到节能降耗、降低成本的目的。可以进一步提闻电解效率，进而提闻招广率。
[0025]下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
[0026]实施例
[0027]含锂氟化铝组分:氟离子61.9%，铝离子32.1%，锂离子1.16%，钠离子0.4%，二氧化硅0.09%，硫酸根离子0.077%，五氧化二磷0.0022%，三氧化二铁0.012%，氢氧化钠0.84%，送装密度1.5g/cm3。
[0028]采用420kA大型预焙槽进行电 解，以冰晶石为溶剂，向冰晶石溶剂中加入具有上述组分的含锂氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化钠作为添加剂，以便获得电解质；使电解质发生电解反应，以便获得铝产品。上述电解质中锂含量为2.0~3.0%。电解槽强制保温措施:电解槽内衬保温、槽底和小窗采用纳米材料进行强制外部保温，电解温度降低至20~25摄氏度，电流效率提高了 1.0~2.0%，电流效率达到95.5%。上述铝电解生产方法采用了含锂氟化铝有效替代了传统的碳酸锂盐，既节能又环保。
[0029]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0030]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种铝电解生产方法，其特征在于，包括: 以冰晶石为溶剂，向所述溶剂中加入添加剂，以便获得电解质； 向所述电解质中加入氧化铝并发生电解反应，以便获得铝产品， 其中， 所述添加剂包括含锂氟化铝、氟化镁、氟化钙的至少一种。
2.根据权利要求1所述的铝电解生产方法，其特征在于，所述电解质中含有: 35~38wt%的氟元素； 15~17wt%的钠元素； 0.2~0.3wt%的镁元素； 31~35wt%的铝元素；以及 1.5~3.5wt%的钙元素。
3.根据权利要求1所述的铝电解生产方法，其特征在于，所述含锂氟化铝中包含:60~62%的氟离子、31~33%的铝离子、I~2%的锂离子。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含锂氟化铝中钠离子含量不大于0.4%、二氧化娃含量不大于0.3%,硫酸根离子不大于0.1%,五氧化二磷含量不大于0.03%,三氧化二铁含量不大于0.1%，氢氧化钠含量不大于1.0%。`
5.根据权利要求1所述的铝电解生产方法，其特征在于，所述电解质中锂离子含量为2~3重量％。
6.根据权利要求1所述的铝电解生产方法，其特征在于，所述电解质中氟化钠与氟化铝的分子比为2.3~2.7。
7.根据权利要求1所述的铝电解生产方法，其特征在于，所述电解反应是在940~945摄氏度下进行的。
【文档编号】C25C3/18GK103849898SQ201410072676
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】杨叶伟, 车立志, 赵瑞敏, 熊自勇, 张平均, 杨国荣, 王建平, 龙昌红, 李顺华 申请人:云南云铝涌鑫铝业有限公司