1.本发明涉及一种降低铝液钒含量的方法，属于铝电解技术领域。
背景技术：
2.高纯铝由于具有良好的导电性、可塑性和极低的导磁性，使其在以高科技为主导的当今工业产品具有广泛的应用。采用偏析法对铝进行提纯是一种比较成熟的工业化工艺，但是偏析法提纯电解铝液生产高纯铝(精铝)的过程中，为了降低铝中金属钒(v)的含量，通常是将电解铝液另外投入保温炉内，并在保温炉内添加铝硼合金或硼砂等进行精炼预处理，使钒含量合格后，再用铝包将高温铝液转入偏析法进行进一步提纯。但目前的偏析法提纯工艺中对于电解铝液预先在保温炉中进行除矾处理，处理时间长，生产作业流程长，在铝液转移的过程中易造成损耗，在实际操作中铝液的损耗多，能耗也高，员工的劳动强度大等问题，生产效率低，且除矾的稳定性不佳。如中国专利文献(cn102031406a)公开的一种铝合金中杂质元素钒、铁、钛的去除方法，通过向铝合金熔体中加入含锰物质和含硼物质，充分搅拌以除去杂质元素，其实质上也是通过将熔融的铝液在保温炉内通过搅拌进行反应除去，易造成铝液浪费，且其除钒效果并不佳，钒含量只能控制在0.005％左右。
技术实现要素：
3.本发明针对以上现有技术中存在的问题，提供一种降低铝液钒含量的方法，解决的问题是如何有效降低铝液中钒含量，提高铝液的质量，且方便操作。
4.本发明的目的是通过以下技术方案得以实现，一种降低铝液钒含量的方法，该方法包括以下步骤：
5.a、在铝电解连续生产线上的电解槽内投入氧化铝原料，对电解槽内原铝液进行取样分析，获取原铝液中钒元素的含量；根据钒元素的含量确定硼砂的起始添加量；
6.b、将上述起始添加量的硼砂从电解槽中电解反应形成的原铝液对应的液态层中投入，保持并控制电解槽内的温度在900℃～980℃的条件下连续进行电解反应，在电解过程中进行除钒处理；
7.c、在连续电解过程中取样分析铝液中钒元素的含量达到要求后，根据氧化铝原料的投料量投入硼砂用于除去电解过程中新生成的铝液中钒元素，每隔一段时间从电解槽的出料口取出合格的铝液，除渣后，得到除钒后的铝液。
8.通过直接在电解形成铝液的过程中进行除钒处理，有效避免了后续需长时间进行精炼和铝液浪费严重的问题，更重要的讲，由于在连续生产电解铝液的过程中电解槽中会保持一定的原铝液，不会抽干，通过先对原铝液中的钒元素的含量进行分析，再根据钒元素的含量确定硼砂的起始添加量，并通过电解过程中进行确认铝液中钒元素有效除去至合格后，再进行连续生产，根据连续生产中氧化铝的投料量进行后续的硼砂投料，既能够有效除去原铝液中钒元素，又能实现连续生产过程中氧化铝的投料与硼砂的投料，实现电解过程中新产生的铝液中钒元素的稳定去除，使起到高效去除钒元素的目的；同时，通过利用电解
质在电解过程中的强磁场作用，通过直接将硼砂从形成的铝液对应的液态层内加入，利用电解槽中铝液的高温能够更快速的熔融加入的硼砂，使添加的硼砂在快速熔融后能随着电解槽内铝液和电解质的运动而实现更均匀的自动混合，相当于能均匀的分散在铝液体系中，这样能够使铝液中的矾元素充分的与硼砂接触反应，形成vb2相，部分在电解槽内形成渣料除去，也能够使在后续取出铝液后除渣过程中有效的析出vb2相而除去，实现更高效的除钒效果，能使除钒后的铝液中钒元素的含量控制在0.002％以内，使电解形成的铝液无需另外转炉进行精炼处理，即可直接用于偏析法提纯生产精铝的效果，具有操作方便的优点。
9.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，步骤b中所述硼砂从电解槽的铝液出料口中投入到原铝液对应的液态层中。通由于在电槽质中的电解过程中形成的铝液的密度相对比电解质重，形成的铝液层在电解质的下层，因此，通过从出料口投入，能够有效的实现将硼砂直接从铝液对应的液态层中投入，利用电解过程中铝液始终保持在高温状态下，能够更快速的将加入的硼砂熔融，从而使在电解过程中的强磁场作用下，能够更均匀的混合到铝液中实现电解过程中高效对钒元素的去除。另一方面，由于出料口对应有多个，分布在电解质的四周，从出料口投入，还能够实现从电解槽的多点位将硼砂投入，更有利于实现硼砂均匀分布在铝液中，使铝液中的v杂质能完全充分的与硼砂反应形成vb2相，在后续析出后进行除渣，更好的提高除钒效率和质量，使整体的铝液能控制在钒元素含量在0.002％以内。所以，作为进一步优选，最好使步骤a和步骤c中所述硼砂在投料时通过多点位投入到铝液对应的液态层中。
10.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，作为优选，步骤a中所述硼砂的起始添加量与原铝液中钒元素的质量比为19～20：1。目的是为了更有效的除去原铝液中钒元素，使在电解过程中能控制钒元素达到0.002％以内，同时，利用少量的硼元素添加即能够实现高效除钒的目的。
11.在上述降低铝液钒含量的方法中，上述步骤c中根据氧化铝的投料量确认硼砂的投料量，可通过间隔一段时间后进行投入，可根据相邻两次铝液出料的间隔时间投入的氧化铝的总投料量确定每次硼砂的总投料量均可，在相邻两次铝液出料的间隔时间之内硼砂可进行分批次投料，控制总硼砂投料量即可。为了更好的操作和生产，作为优选，步骤c中所述硼砂为每次从电解槽的出料口取出铝液后从出料口投入相应的硼砂，且所述氧化铝的投入量与硼砂的投入量的质量比为1000：1～3。由于连续生产过程中在每次取出合格的除钒后的铝液前，氧化铝的投料是连续进行或隔一定时间投料的相对连续化过程，因此，通过在每次取出部分铝液后，再进行硼砂添加，能更好的保证除钒的充分性，保证在下一次出料前充分的通过加入的硼砂进行有效的钒去除，形成vb2相使在后续除渣过程中析出除去，也能更好的根据两次铝液出料之间的这段时间氧化铝原料的总投料量，从而也能更好更稳定的确认每次加入硼砂的总投料量，具有稳定性好的优点，更好的稳定铝液中钒元素的含量均能控制在0.015％以内，保证每批出料的铝液的质量，也方便操作，无需过多的中间控制过程。
12.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，所述硼砂的投入总量为使所述除钒后的铝液中硼元素的含量控制在0.005％以内。通过本方法能够实现有效去除钒元素的同时，实现使铝液中仅含有少量的硼元素，相对于能够通过少量硼砂的添加就能高效除去钒的效果，且除钒稳定性好和质量高的优点。
13.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，所述电解过程中控制电解槽内的电解质中氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.3～2.5：1。在铝电解过程中溶剂体系会分解形成氟化钠和氟化铝，通过控制分子比，相当于能够更有效的控制电解反应的稳定性，且能够提高电流效率，能够更有效的降低铝的能量消耗，保证了投入铝的稳定性，也就能更好的实现投少的硼砂能有效的除去铝液中的钒元素，更有利于实现高效且均匀的去除铝液中钒元素，进一步保证最终铝液中钒元素的含量。
14.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，步骤b和步骤c中所述硼砂自各独立的从电解槽的多个铝液出料口处投入。电解槽上有多个铝液出料口，利用这一特点，最好在对硼砂进行投料时从多个铝液的出料口处投入，控制投入的总量达到所需要求，这样能够使硼砂更均匀有效的分散到铝液中，更有效于实现高效除钒的效果。
15.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，步骤b中所述电解槽内的温度在940℃～970℃。
16.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，步骤c中所述电解槽中铝液的水平控制在18～20cm。
17.在上述降低铝液钒含量的方法中，作为优选，其特征在于，所述电解过程中以冰晶石为溶剂。
18.综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
19.1.通过直接在电解过程中将硼砂从铝液对应的液态层中加入，既能够有效除去原铝液中钒元素，又能实现连续生产过程中氧化铝的投料与硼砂的投料，实现电解过程中新产生的铝液中钒元素的稳定去除，使起到高效去除钒元素的目的。
20.2.通过本发明的方法能够有效的使铝液中的v充分形成vb2相，从而使在后续除渣过程中析出除去，使得到的除钒后的铝液中钒元素的含量控制在0.002％以内，无需另外转炉进行精炼处理，即可直接用于偏析法提纯生产精铝的效果，且采用极少量的硼砂添加就能实现高效去除，铝液中硼元素的含量能控制在0.005％以内，保证铝液中低钒和低硼的效果。
具体实施方式
21.下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
22.实施例一
23.本降低铝液钒含量的方法中对于电解铝液的生产具体如下：在铝电解连续生产线上的电解槽内投入氧化铝原料，且主要以冰晶石为电解质溶剂，对电解槽内原铝液进行取样分析，确定原铝液的总量，并分析获取原铝液中钒元素的含量；根据钒元素的含量确定硼砂的起始添加量；
24.将上述起始添加量的硼砂从电解槽中电解反应形成的原铝液对应的液态层中投入，保持并控制电解槽内的温度在900℃～980℃的条件下连续进行电解反应，在电解过程中进行除钒处理；上述对于起始添加量的硼砂的投料可以分批次投入，也可以根据计算的总量一次性投入，但最好采用分批次投入，能够更快的实现硼砂在铝液中的均匀分布，更高效物实现使铝液中的v杂质充分与加入的硼砂反应形成vb2相，从而在除渣的过程中析出而
除去。最好使上述无水硼砂的起始添加总量与原铝液中钒元素的质量比为19～20：1。能更好的保证在电解过程中有效的除去原铝液中的钒元素，且只需利用很少量的硼砂即可实现高效去除的目的。
25.在连续电解过程中取样分析铝液中钒元素的含量达到要求后，一般控制在钒元素含量在0.002％以内的要求，再根据氧化铝原料的投料量后投入硼砂用于除去电解过程中新生成的铝液中钒元素，每隔一段时间从电解槽的出料口取出合格的铝液，最好是每隔24～28小时出一次料，每次出料后，除渣，得到除钒后的铝液。
26.作为优选的实施方案，上述不管是对于起始添加量的无水硼砂的投料，还是在后续连续生产加工的过程中投入的硼砂，最好从铝液的出料口处直接投入到电解槽内铝液对应的液态层内，上述起始添加量的硼砂从电解槽中电解反应形成的原铝液对应的液态层中投入，在电解过程中，保持控制电解槽内的温度在900℃～980℃的条件下连续进行电解反应，在电解过程中进行除钒处理；进一步的方案，最好保持电解槽内的温度控制在940℃～970℃的条件下连续进行电解反应。在较高的温度体系下，能够使投入的硼砂更快速的熔融，并在强磁场的作用下在铝液中带动其运动而更充分均匀的分布。
27.上述步骤中，针对根据氧化铝原料的投料量投入硼砂用于除去电解过程中新生成的铝液中钒元素，可根据氧化铝的投料量确认硼砂的投料量，可通过间隔一段时间后进行投入，根据相邻两次铝液出料的间隔时间投入的氧化铝的总投料量确定每次硼砂的总投料量均可，在相邻两次铝液出料的间隔时间之内硼砂可进行分批次投料，控制总硼砂投料量即可，最好使上述的硼砂为每次从电解槽的出料口取出铝液后从出料口投入相应的硼砂，且使氧化铝的投入量与无水硼砂的投入量的质量比为1000：1～3。通过上述用量配比使更充分有效的除去新产生的铝液中钒元素的除去，形成平衡体系，从而使铝液中钒元素能稳定的控制在所要求的含量以内，具有高稳定性的效果。这里的无水硼砂最好通过多个铝液出料口投入到铝液的液态层内，通过多点位分布投料，能更好有分布在铝液中，能更稳定的实现对铝液中矾的充分反应，而使在除渣过程中除去，最终得到的除钒后的铝液，能有效控制钒含量在0.002％以内，硼元素含量在0.005％以内的效果，可直接用于偏析法生产精铝，无需在保温炉中进行精炼处理，提高了生产效率，更有利于操作，减少铝液的浪费。
28.实施例二
29.为了更具体的实施本发明的方法，以下以生产线上原铝液量为30吨的前提下进行具体的生产操作。
30.在电解铝的连续生产线上的电解槽内原铝液量为30吨，按照每天加入氧化铝原料6吨进行连续化生产，电解过程中电解质主要以冰晶石为溶剂，电解过程中使电解质的分子比为(氟化钠与氟化铝的分子比)为2.3～2.5，电解槽中铝液水平控制在18cm～20cm；在添加无水硼砂前分析获取电解槽内原铝液中的钒含质量百分比为0.0206％，根据钒元素的含量确定无水硼砂的起始添加量，相当于原铝液中钒的质量为30*0.0203％*1000＝6.18kg，按照每1kg钒元素的质量添加19kg～20kg无水硼砂的量计算，使硼砂的起始添加总量控制在117.42～123.6kg，可以分批多次添加，控制起始添加的总量在上述范围均可，按每8小时添加无水硼砂40kg，从电解槽的铝液出料口处投入到铝液对应的液态层中，主要用于降低电解槽内原有30吨原铝液的钒含量；针对电解槽原铝液，由于不能抽干，针对这一部分的含矾量处理，在连续电解生产过程中，取样分析，确认电解铝液中钒元素的含量合格后，分析
确认能有效控制铝液中钒含量在0.015％以内，合格稳定后，根据氧化铝的投料量配比，按照氧化铝的投入量与无水硼砂的投入量的质量比为1000：1～3的投料比例关系进行投料，相当于按照氧化铝的投料每吨氧化铝添加1kg～3kg的无水硼砂，这里的无水硼砂也是从铝液出料口处投入，在连续电解过程中最好使无水硼砂在每次取出部分铝液之后即重新加入新的无水硼砂，上述连续电解过程中控制温度在950℃～980℃，结合上述的无水硼砂的投料量，也不会影响对电解槽中温度的控制，具有操作稳定性好的优点。
31.在连续电解形成铝液，有效进行除矾处理后，采用虹吸法将高温电解铝液吸进铝包，可以在每隔24小时操作一次吸取铝液，在铝包中静置30分钟进行固相与液相分离，静置过程无需保温和精炼，铝液在温降过程中优先析出tib2相，再析出vb2相，铝包中的铝液温度自然降低到800℃时，沉淀除渣后，得到除矾后的铝液，铝液中的矾含量达到0.0015％以下，硼元素的含量能控制在0.005％以内，且可直接灌入提纯炉内进行偏析法提纯生产精铝产品，偏析法后钒含量可降低到质量百分比0.0010％以下，符合精铝99.98％的标准。
32.本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
33.尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。