稀釋式鋁電解生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種電解質稀釋式鋁電解生產方法,監測電解槽內電解質熔液中的氟化鋰和氟化鉀的質量含量;當熔液中氟化鋰的質量含量大于6%或氟化鉀的含量大于2%時,進行熔液稀釋:將真空鑄造容器的鑄鐵管伸入電解槽的電解質熔液,啟動真空泵,將電解槽內的熔液抽入真空鑄造容器,關閉真空泵,向電解槽內加入氧化鋁粉和低鋰鉀面殼塊,使液位恢復原位;氟化鋰的質量含量大于5%或者氟化鉀的質量含量大于1.7%時,啟動真空泵抽取電解質熔液并加氧化鋁粉和低鋰鉀面殼塊,直到電解槽內的氟化鋰的質量含量小于等于5%且氟化鉀含量小于等于1.7%時。本發明解決了復雜電解質體系帶來的問題,噸鋁能耗下降35度,陽極效應系數大幅減小,環保效益顯著。
【專利說明】
稀釋式鋁電解生產方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種鋁電解生產工藝。
【背景技術】
[0002]電解法煉鋁就是冰晶石一氧化鋁融鹽電解法,它是以冰晶石作為溶劑(位于電解槽內),氧化鋁為熔質,強大的直流電通入電解槽內,在陰極和陽極上起電化學反應。電解產物,陰極上是鋁液,陽極上是CO2和CO氣體,這種方法就是電解法煉鋁。向電解槽內通入直流電,一方面是利用它的熱能將冰晶石熔化呈熔融狀態,并保持一定的電解溫度;另一方面主要的也是要在兩極實現電化學反應,也就是使電解質中的鋁離子從陰極上得到電子而析出,從而得到鋁,氧離子則在陽極上放電與炭生成co2、co的混合氣體。陰極處得到的鋁液經過凈化澄清,饒鑄成招錠。
[0003]在鋁電解生產中,連接陽極和陰極之間不可缺少的熔融鹽叫電解質。它主要是以冰晶石和氧化鋁組成,另外還有一些氟化鎂、氟化鈣、氟化鋰、氯化鈉等。其中冰晶石是作為熔劑,氧化鋁作為熔質,氟化鋁、氟化鎂、氟化鈣、氟化鋰、氯化鈉等作為添加劑,以改善電解質的物理化學性質,有利于提高生產指標。面殼塊是一種常見的冰晶石類原料。
[0004]在生產中的電解質熔液應保持適宜的粘度,電解質熔液的粘度是否適宜的標準是:電解質的流動性好,溫度均勻,炭渣分離清楚,電解質干凈,沸騰力強。
[0005]近年來國內鋁土礦資源逐漸減少、鋁土礦品位逐漸降低,長期使用此類低品位鋁土礦產出的氧化鋁后,電解槽內形成復雜電解質體系,電解質熔液流動性變差,氧化鋁溶解性降低,出現氧化鋁沉淀到池底的現象;陰極碳塊位于電解槽的槽底部位,氧化鋁沉淀到池底后形成槽底結殼現象,爐底壓降增大,電流效率降低,能耗增加。復雜電解質體系形成后,電解槽出現難控制、陽極效應升高、低效率、爐底壓降升高、高能耗、穩定性差等現象。
[0006]在我公司的實際生產過程中,電解槽內形成復雜電解質體系后,電解槽初晶溫度降低到890 °C左右,生產槽溫過低,造成電解質對氧化鋁的溶解性能變差,槽底結殼引起爐底壓降升高,電流效率降低,噸鋁能耗加大。
[0007]目前,此類復雜電解質體系已先后在河南、山西等省的電解鋁廠家出現,引起了業內人士高度關注。
[0008]針對復雜電解質體系,目前在行業內主要的對策有兩種,一種是有專家認為在電解質內加入椰子殼,改善電解質成分的方法;第二種是在復雜電解質條件下進行低溫生產的方法。這兩種方法的效果有限,不能很好地解決復雜電解質體系帶來的一系列問題。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供一種適于復雜電解質體系的稀釋式鋁電解生產方法,能夠保證安全作業和連續生產的前提下解決復雜電解質體系帶來的一系列問題。
[0010]為實現上述目的,本發明的稀釋式鋁電解生產方法是:在電解槽內盛有電解質熔液,將氧化鋁原料投入電解槽,在直流電的作用下經過電解反應在陰極得到鋁液,本方法使用真空鑄造容器進行熔液稀釋,真空鑄造容器連接有真空栗和鑄鐵管;
在生產過程中持續監測電解槽內電解質熔液中的氟化鋰和氟化鉀的質量含量;
當電解質恪液中氟化鋰的質量含量大于6%或者電解質恪液中氟化鉀的質量含量大于2%時,進行熔液稀釋操作;
所述熔液稀釋操作是:第一步驟是將真空鑄造容器的鑄鐵管伸入電解槽的電解質熔液,第二步驟是啟動真空栗,將電解槽內的電解質熔液抽入真空鑄造容器,抽取量為電解槽內電解質熔液總體積量的四分之一至五分之一;第三步驟是關閉真空栗后,向電解槽內加入氧化鋁粉和面殼塊,氧化鋁粉與面殼塊的質量比為3:2,所述面殼塊中氟化鉀的質量含量小于等于1%,所述面殼塊中氟化鋰的質量含量小于等于1.5%;電解槽內的液位恢復至抽取電解質熔液前的原位后,停止加入氧化鋁粉和面殼塊;
檢測電解槽內的氟化鋰和氟化鉀的質量含量,如果氟化鋰的質量含量大于5%或者氟化鉀的質量含量大于1.7%,返回上述第二步驟重新向下依次執行各操作,直到電解槽內的氟化鋰的質量含量小于等于5%并且電解槽內的氟化鉀的質量含量小于等于1.7%時,將真空鑄造容器的鑄鐵管從電解槽中抽出,結束熔液稀釋操作。
[0011 ]每次熔液稀釋操作結束后,在抽出的電解質熔液冷卻前將其從真空鑄造容器中倒入豐旲具并冷卻為尚鋰■尚鐘電解質塊。
[0012]發明人經過長期監測、分析數據并進行創造性思考,通過試驗驗證,發現高鋰高鉀問題是解決復雜電解質體系帶來的一系列問題的關鍵,從而得以突破現有技術中的常規處置方法。利用真空鑄造容器進行電解質稀釋,不需要停止生產(如果停止生產,更換電解槽內的電解質熔液后再重新開機,會帶來幾十萬元的損失),并且能夠保證操作人員的安全(電解槽處溫度很高,工作人員直接手動稀釋電解質熔液會非常危險),熔液稀釋方便快捷。
[0013]利用本方法,將電解槽內電解質熔液中氟化鋰的質量含量較為穩定地控制在4?6%,同時將電解槽內電解質熔液中氟化鉀的質量含量較為穩定地控制在1.7 — 2%,實測表明能夠將電解質的流動性控制在良好狀態,電解槽初晶溫度提高了 10攝氏度左右,能夠將槽溫穩定地控制在910-920 °C (保持15 — 20°C的過熱度),而不會隨著生產連續不斷地進行,在低品位鋁土礦產出的氧化鋁(含有較多的鋰、鉀成份)的影響下,發生電解槽初晶溫度降低的現象。由于電解槽初晶溫度不再降低至890°C左右,能夠使槽溫穩定地保持在910-920°C,因此使電解質對氧化鋁的溶解性能與以往(初晶溫度隨著生產的連續進行下降至890°C左右)相比得到提高,防止出現氧化鋁沉淀到池底的現象,避免槽底結殼和爐底壓降升高,從而降低噸鋁能耗。氟化鋰和氟化鉀的質量含量穩定地控制在上述范圍內之后,電解質導電性能與以往相比得到提高,因而與以往相比提高了電流效率,進一步降低了噸鋁能耗。經試驗,采用本發明后,噸鋁電耗下降35度,經濟效益十分可觀。同時采用本方法后,陽極效應系數由以往的0.22減低到0.16,環保效益顯著。將抽出的電解質熔液制備為高鋰高鉀電解質塊,可以在需要高鋰高鉀電解質的工業場合重新利用,從而提高原料的利用率,節約成本。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明熔液稀釋操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示,本發明提供了一種稀釋式鋁電解生產方法,在電解槽內盛有電解質熔液,將氧化鋁原料投入電解槽,在直流電的作用下經過電解反應在陰極得到鋁液,
本方法使用真空鑄造容器進行熔液稀釋,真空鑄造容器連接有真空栗和鑄鐵管;
在生產過程中持續監測電解槽內電解質熔液中的氟化鋰和氟化鉀的質量含量;
當電解質恪液中氟化鋰的質量含量大于6%或者電解質恪液中氟化鉀的質量含量大于2%時,進行熔液稀釋操作;
所述熔液稀釋操作是:第一步驟是將真空鑄造容器的鑄鐵管伸入電解槽的電解質熔液,第二步驟是啟動真空栗,將電解槽內的電解質熔液抽入真空鑄造容器,抽取量為電解槽內電解質熔液總體積量的四分之一至五分之一;第三步驟是關閉真空栗后,向電解槽內加入氧化鋁粉和面殼塊,氧化鋁粉與面殼塊的質量比為3:2。面殼塊為本領域冰晶石類常規原料,本發明中采用(選購)鋰鉀含量均較低的面殼塊,所述面殼塊中氟化鉀的質量含量小于等于1%,所述面殼塊中氟化鋰的質量含量小于等于1.5%;電解槽內的液位恢復至抽取電解質熔液前的原位后,停止加入上述配比的氧化鋁粉和面殼塊;面殼塊在電解槽內熔化后形成電解質熔液。
[0016]檢測電解槽內的氟化鋰和氟化鉀的質量含量,如果氟化鋰的質量含量大于5%或者氟化鉀的質量含量大于1.7%時,返回上述第二步驟重新向下依次執行各操作,直到電解槽內的氟化鋰的質量含量小于等于5%并且電解槽內的氟化鉀的質量含量小于等于1.7%時,將真空鑄造容器的鑄鐵管從電解槽中抽出,結束熔液稀釋操作。
[0017]每次熔液稀釋操作結束后,在抽出的電解質熔液冷卻前將其從真空鑄造容器中倒入豐旲具并冷卻為尚鋰■尚鐘電解質塊。
[0018]利用真空鑄造容器進行電解質稀釋,不需要停止生產(如果停止生產,稀釋電解槽內的電解質熔液后再重新開機,會帶來幾十萬元的損失),并且能夠保證操作人員的安全(電解槽處溫度很高,工作人員直接手動稀釋電解質熔液會非常危險),熔液稀釋方便快捷。
[0019]利用本方法,將電解槽內電解質熔液中氟化鋰的質量含量較為穩定地控制在4?6%,同時將電解槽內電解質熔液中氟化鉀的質量含量較為穩定地控制在1.7 — 2%,實測表明能夠將電解質的流動性控制在良好狀態,電解槽初晶溫度提高了 10攝氏度左右,能夠將槽溫穩定地控制在910-920 °C (保持15 — 20°C的過熱度),而不會隨著生產連續不斷地進行,在低品位鋁土礦產出的氧化鋁的影響下,發生電解槽初晶溫度降低的現象。由于電解槽初晶溫度不再降低至890°C左右,能夠使槽溫穩定地保持在910-920°C,因此使電解質對氧化鋁的溶解性能與以往(初晶溫度隨著生產的連續進行下降至890°C左右)相比得到提高,防止出現氧化鋁沉淀到池底的現象,避免槽底結殼和爐底壓降升高,從而降低噸鋁能耗。氟化鋰和氟化鉀的質量含量穩定地控制在上述范圍內之后,電解質導電性能與以往相比得到提高,因而與以往相比提高了電流效率,進一步降低了噸鋁能耗。經試驗,采用本發明后,噸鋁能耗下降35度。同時采用本方法后,陽極效應系數由以往的0.22減低到0.16,環保效益顯著。
[0020]以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案,盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明進行修改或者等同替換,而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換,其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.稀釋式鋁電解生產方法,在電解槽內盛有電解質熔液,將氧化鋁原料投入電解槽,在直流電的作用下經過電解反應在陰極得到鋁液,其特征在于:本方法使用真空鑄造容器進行熔液稀釋,真空鑄造容器連接有真空栗和鑄鐵管; 在生產過程中持續監測電解槽內電解質熔液中的氟化鋰和氟化鉀的質量含量; 當電解質恪液中氟化鋰的質量含量大于6%或者電解質恪液中氟化鉀的質量含量大于2%時,進行熔液稀釋操作; 所述熔液稀釋操作是:第一步驟是將真空鑄造容器的鑄鐵管伸入電解槽的電解質熔液,第二步驟是啟動真空栗,將電解槽內的電解質熔液抽入真空鑄造容器,抽取量為電解槽內電解質熔液總體積量的四分之一至五分之一;第三步驟是關閉真空栗后,向電解槽內加入氧化鋁粉和面殼塊,氧化鋁粉與面殼塊的質量比為3:2,所述面殼塊中氟化鉀的質量含量小于等于1%,所述面殼塊中氟化鋰的質量含量小于等于1.5%;電解槽內的液位恢復至抽取電解質熔液前的原位后,停止加入氧化鋁粉和面殼塊; 檢測電解槽內的氟化鋰和氟化鉀的質量含量,如果氟化鋰的質量含量大于5%或者氟化鉀的質量含量大于1.7%,返回上述第二步驟重新向下依次執行各操作,直到電解槽內的氟化鋰的質量含量小于等于5%并且電解槽內的氟化鉀的質量含量小于等于1.7%時,將真空鑄造容器的鑄鐵管從電解槽中抽出,結束熔液稀釋操作。2.根據權利要求1所述的稀釋式鋁電解生產方法,其特征在于:每次熔液稀釋操作結束后,在抽出的電解質熔液冷卻前將其從真空鑄造容器中倒入模具并冷卻為高鋰高鉀電解質塊。
【文檔編號】C25C3/06GK105862077SQ201610336890
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】胡冠奇, 劉炎森, 郭超迎, 王宏偉
【申請人】河南永登鋁業有限公司陽城分公司