CN100430523C

CN100430523C - 减少惰性阳极铝生产电解槽的含硫杂质和提高电流效率的方法和设备

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Publication number: CN100430523C
Application number: CNB028295307A
Authority: CN
Inventors: A·F·拉卡梅拉; S·P·雷; 刘兴华; R·L·科扎里克; J·L·罗迪
Original assignee: Alcoa Inc
Current assignee: Alcoa USA Corp
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2022-08-05
Also published as: NO20051171L; CA2495162A1; CA2495162C; BR0215834B1; EP1534879B1; BR0215834A; AU2002332463B2; NO344248B1; EP1534879A1; CN1659313A; WO2004013380A1; AU2002332463A1

Abstract

公开了用于减少铝电解生产电解槽(10、20、30、40、50)中含硫杂质以便明显提高电解槽的电流效率的方法和设备。通过将纯化电极(17、37、47)浸入在电解液(13)中可在惰性阳极(16a、16b)电解槽的电解液(13)中产生杂质减少段。在另一个实施方案中，可将氧屏障管(52)放置在一部分电解液(13)中。在另一个实施方案中，将还原剂例如铝、CO和/或CO₂加到电解液(13)中。在另一个实施方案中，中断电极的电流或从电解槽(10、20、30、40、50)的选择区域除去电极，以便使气态排放物从电解液(13)中逸出。还可在电解液排放物(66)再次送入电解槽(62)以前通过从电解槽(62)洗涤电解液排放物(66)以及通过控制加入到电解槽(62)的材料(82)的含硫杂质含量来减少惰性阳极电解槽(62)中的含硫杂质含量。

Description

减少惰性阳极铝生产电解槽的含硫杂质和提高电流效率的方法和设备

发明领域

本发明涉及电解铝生产电解槽的操作。更具体地说，本发明涉及减少惰性阳极铝生产电解槽中的含硫杂质，以便提高电解槽的电流效率。

发明背景

按照常规，铝在包含含有熔融氟化铝、氟化钠和氧化铝的电解液、一个阴极和多个可消耗炭阳极的电解还原电解槽或熔炼坩埚中生产。铝熔炼的能量和成本效率可由于使用惰性的不可消耗的和尺寸稳定的阳极明显下降。用惰性阳极替换传统的可消耗炭阳极使高生产率的电解槽设计可以利用，并可提供环保效益，因为惰性阳极基本上不产生CO₂或CF₄。在U.S.5794112、5865980、6126799、6217739、6332969、6372119、6416649、6423195和6423204中提供了含有铁酸镍为基础的陶瓷材料和/或金属合金的惰性阳极组合物的一些例子。

在铝炼融操作中，有害的杂质例如硫、铁、镍、钒、钛和磷可能在电解液中积累。例如，在惰性阳极电解槽中，含硫物质可在电解液中达到较高的浓度，因为它不再象在可消耗的炭阳极电解槽中那样作为COS或其他含硫物质被除去。在电解液中硫或其他多价元素杂质的存在引起不希望的氧化还原反应，它们消耗电流而又不生产铝。这样的杂质可使电解槽的电流效率明显下降。含硫物质在电解液中有高的溶解度，并作为氧化剂使铝反应生成Al₂O₃。这可引起不希望的铝的逆反应，它也使电解槽的电流效率下降。此外，电解液中的硫、铁、镍和其他杂质可使电解液和电解槽中形成的熔融铝垫(pad)之间的界面能下降，从而使凝聚减少或促使铝垫表面的乳化。

鉴于上述以及现有技术的其他缺点，从而开发了本发明。

发明概述

本发明认识到含硫杂质在惰性阳极铝生产电解槽中积累，以及减少这样的杂质，以便提高这样的电解槽的电流效率。含硫杂质可在电解液的几个区域中减少和除去，以便达到高的电流效率。在用氧化铝干洗涤以前，可洗涤气体排放物，以便使杂质进入电解液中的循环量减到最少，而保持可接受的低硫浓度。可控制送入电解液的物料的硫含量。

本发明的一个实施方案在惰性阳极铝生产电解槽的电解液中提供多个杂质减少段，它们使不希望的杂质减少或除去。在一个实施方案中，杂质减少段由具有这样一种电化学电位的纯化电极提供，所述的电化学电位被控制在还原或氧化含硫杂质的所选电位范围内，从而有利于从电解液中除去杂质。例如，还原的含硫物质的电解液溶解度比氧化的含硫酸盐物质低得多，因此还原的含硫物质可相对容易从电解液中排出，而避免氧化的含硫酸盐物质引起的氧化还原循环。在另一个实施方案中，杂质减少段包括一定体积的电解液，其中氧被减少或除去，例如防止在惰性阳极电解槽的操作过程中产生的氧进入电解槽的某一区域。在另一个实施方案中，杂质减少段通过加入还原剂例如铝、碳酸盐(例如Na、Ca、Li、Al和Mg的碳酸盐)、CO和/或CO₂经过整个电解液或一部分电解液产生。在另一个实施方案中，电流流动在电解槽的一些电极或所有电极中断，或电极不在电解槽的某些区域，以便使含硫的气体从电解液中逸出。在电解液中提供杂质减少段的这些实施方案可单独使用或以各种组合使用。

本发明的另一个实施方案使用这样一些技术从电解槽排放气体除去含硫杂质，例如在由返回惰性阳极电解槽的氧化铝吸附以前，用活性炭洗涤以便除去SO₂。

本发明的另一个实施方案通过控制加到电解液中的物料的硫含量例如送入电解液中的氧化铝和氟化铝的硫含量，使含硫杂质减少到可接受的水平。可使用质量平衡计算，以便选择加入电解液的氧化铝和其他物料的可接受硫含量。

本发明的一个方面是要提供一种操作惰性阳极铝生产电解槽的方法。所述的方法包括提供包含电解液、阴极和至少一个处于阴极高度或阴极高度上方的惰性阳极的电解槽，通过电解液在惰性阳极和阴极之间通电流，以及使电解液中的含硫杂质的浓度保持在低于约500ppm。在一个优选的实施方案中，将含硫杂质的浓度保持在低于约100ppm。

本发明的另一方面是要提供一种减少电解铝生产电解槽中的含硫杂质的方法。所述的方法包括在电解槽的电解液内提供一个杂质减少段。在一个优选的实施方案中，电解槽有几个惰性阳极。

本发明的另一方面是要提供一种生产铝的方法。所述的方法包括以下步骤：提供包含电解液、阴极和至少一个处于阴极高度或阴极高度上方的惰性阳极的电解槽，在惰性阳极和阴极之间通过电解液通电流，以及使电解液中的含硫杂质的浓度保持在低于约500ppm，和从电解槽中回收铝。

本发明的另一方面是要提供一种惰性阳极电解铝生产电解槽，所述的惰性阳极电解铝生产电解槽包含在电解槽的操作过程中，减少电解槽的电解液中所含的含硫杂质的设备。

本发明的另一方面是要提供一种惰性阳极电解铝生产电解槽，所述的惰性阳极电解铝生产电解槽包含阴极、至少一个处于阴极高度或阴极高度上方的惰性阳极、与所述阴极和所述至少一个阳极相连通的电解液，以及在电解液内的含硫杂质减少段。

本发明的另一方面是要提供一种惰性阳极电解铝生产电解槽，所述的惰性阳极电解铝生产电解槽包含阴极、至少一个惰性阳极、与所述阴极和所述至少一个阳极相连通的电解液，以及至少部分浸没在电解液内的纯化电极，用于在电解液内提供含硫杂质减少段。

本发明的另一方面是要提供一种惰性阳极电解铝生产电解槽，所述的惰性阳极电解铝生产电解槽包含阴极、至少一个惰性阳极、与所述阴极和所述至少一个阳极相连通的电解液，以及至少部分浸没在电解液内的纯化电极，用于在电解液内提供杂质减少段。

从以下描述将更清楚本发明的这些方面和其他方面。

附图简介

图1为说明在惰性阳极铝生产电解槽的操作过程中含硫杂质含量积累的图。

图2为根据本发明的一个实施方案，包含阳极纯化电极的铝熔炼槽的部分示意侧视图，所述的阳极纯化电极利用熔炼槽的能源提供。

图3为根据本发明的一个实施方案，包含阳极纯化电极的铝熔炼槽的部分示意侧视图，所述的阳极纯化电极利用单独的电源供应。

图4为根据本发明的一个实施方案，包含阴极纯化电极的铝熔炼槽的部分示意侧视图，所述的阴极纯化电极有内部阴极连接。

图5为根据本发明的一个实施方案，包含阴极纯化电极的铝熔炼槽的部分示意侧视图，所述的阴极纯化电极有外部阴极连接。

图6为根据本发明的另一个实施方案，包含浸在电解液中的氧屏障管的铝熔炼槽的部分侧视示意图。

图7为根据本发明的一个实施方案，含硫杂质的浓度与装有纯化电极的惰性阳极铝生产电解槽的操作时间的图。

图8为电流效率与电解液中的含硫杂质浓度的图，表明在较高的含硫杂质浓度下电流效率明显下降。

图9为电流效率与电解液中的含硫杂质浓度和生产的铝中的杂质总含量的图，说明在较高的含硫杂质含量和较高的铝杂质含量下电流效率明显下降。

图10a-10d为固化的电解液的照片。图10a表示含有较少含硫杂质的固化电解液，其中已形成凝聚的铝垫。图10b-10d表示含有较高含硫杂质含量的固化电解液，展示在整个凝结电解液中形成几个未凝聚的铝球。

图11为根据本发明的一个实施方案，电解液排放物洗涤器体系的部分示意图。

图12-17为电解液中的含硫杂质浓度与电解槽操作时间的图，描述以氧化铝进料中不同含硫杂质含量操作的电解槽、以有或没有纯化电极操作的电解槽以及以有或没有活性炭SO₂洗涤器操作的电解槽的质量平衡计算。

优选实施方案的详述

本发明减少在铝熔炼过程中已发现对电解槽的电流效率有不良影响的含硫杂质。减少或除去的其他类型杂质包括含铁、铜、镍、硅、锌、钴、钒、钛和磷的杂质。电解槽的“电流效率”可由一定时间内电解槽生产的铝数量与根据法拉第定律由电解槽可生产的理论铝数量的比较来决定。

硫是一种已发现对惰性阳极电解槽的电流效率有重大不良影响的特别有害的杂质。例如，在惰性阳极电解槽中，离子化形式的硫例如硫酸盐例如Na₂SO₄和Na₂SO₃可以不同的价态存在，例如S^-2、S⁰、S⁺²、S⁺⁴和S⁺⁶。在惰性阳极电解槽中，S⁺⁶物质特别有害，因为它易于还原并随后再氧化。含硫的杂质在电解槽的阳极和阴极之间形成氧化还原对，它消耗电能而又不生产铝。此外，含硫的杂质对电解液/铝界面能有不良影响，以致使未凝聚的铝分散在电解液中，在那里它可能更容易被氧化。由于含硫杂质，电流效率明显下降。所以，希望从电解液中除去一些含硫物质或全部含硫物质。通常希望将电解液中的含硫杂质的浓度保持在约500ppm以下、优选约250ppm以下。在一个特别优选的实施方案中，将含硫杂质的浓度保持在约100ppm以下。

含铁的杂质是有害的，因为铁也形成对电解槽的电流效率有不良影响的氧化还原对。此外，也希望使电解槽生产的铝中所含铁杂质的数量最少。在生产的铝中，优选将含铁杂质的浓度保持在约0.5％(重量)以下，通常约0.25或0.2％(重量)以下。在一个特别优选的实施方案中，含铁杂质的浓度小于约0.18或0.15％(重量)。优选将生产的铝中的含铜杂质的浓度保持在约0.2或0.1％(重量)以下、更优选约0.04或0.03％(重量)以下。优选将生产的铝中的含镍杂质的浓度保持在约0.2或0.1％(重量)以下、更优选约0.03％(重量)以下。生产的铝的其他类型杂质还优选满足以下重量百分数标准：最大0.2Si；最大0.03Zn和最大0.03Co。

已发现含硫杂质和含铁杂质各自都使惰性阳极铝生产电解槽的电流效率明显下降。例如，已发现在一些惰性阳极电解槽中，超过约500ppm的硫含量使电解槽的电流效率下降到约80％以下。已发现在惰性阳极电解槽中，含硫杂质和含铁杂质的组合是特别有害的。组合的含硫杂质和含铁杂质的积累实际上会使电解槽操作过程中生产的铝被除去。

已发现在惰性阳极电解槽的操作过程中，含硫杂质和其它杂质的数量最初可能在可接受的浓度范围内，但是在电解槽的继续操作过程中，可能增加到不可接受的浓度。在与产生COS的可消耗炭阳极电解槽比较中，已发现惰性阳极电解槽使含硫杂质在电解液中积累达约500ppm以上，常常超过1000ppm。图1为说明在用惰性阳极代替电解槽的可消耗炭阳极以后，在铝生产电解槽的操作过程中含硫杂质浓度的积累图。在用惰性阳极操作数天以后，含硫杂质的浓度增加500ppm以上。

根据本发明的一个实施方案，在铝生产电解槽中提供多个杂质减少段。图2-5说明通过使用至少一个位于电解液中的纯化电极来产生减少段的实施方案。

图2为根据本发明的一个实施方案，铝熔炼电解槽10的部分示意侧视图。电解槽10包括难熔的壁11和阴极12。在操作过程中，电解槽10部分填充熔融的电解液13，后者通过难熔壁11被容纳。在铝生产过程中，在电解槽10的底部形成熔融的铝垫14。阳极组件15包含阳极16a和16b，它们部分浸在电解液13中。在图2所示的实施方案中，阳极16a和16b位于阴极12的上方。但是，根据本发明，在本专业中已知的其他阳极/阴极结构形式也可使用，其中阳极至少一部分位于阴极相同的高度。采用这些结构形式，含硫的杂质常常在电解液13中积累，而不接触在电解槽10的底部形成的铝垫14。阳极16a和16b优选包括包含陶瓷和/或金属组合物的惰性阳极，例如在U.S 6162334、6217739、6332969、6372119、6416649、6423195和6423204中公开的。将纯化电极17部分浸在电解液13中。纯化电极17可由任何适合的材料制成，例如炭、石墨、TiB₂、W、Mo、碳钢或不锈钢。

在图2所示的实施方案中，纯化电极17与电解槽10的电源供应相连。氧屏障18安装在阳极16b和纯化电极17之间的电解液13中。氧屏障18可由任何适合的材料例如TiB₂、BN或铁酸盐(ferrite)制作。在电解槽10的阳极操作过程中，提供给纯化电极17的电流产生硫的正电位，以致含硫物质被氧化成例如气相，例如作为COS和SO₂。电解槽10通常为在50000安培以上操作的用于商业生产铝的商业规模电解槽。

图3为本发明的另一个实施方案的铝熔炼电解槽20的部分示意侧视图。电解槽20类似图2所示的电解槽10，不同的是纯化电极17与单独的电源供应19相连。

图4为本发明的另一个实施方案的铝熔炼电解槽30的部分示意侧视图。电解槽30类似图2所示的电解槽10，不同的是电解槽30包含通过与熔融铝垫14接触的以阴极方式操作的纯化电极37，在电学上熔融铝垫14又与阴极12相连。纯化电极37在硫的负电位下操作，以致含硫物质被还原成例如元素硫或气态S₂。

图5为本发明的另一个实施方案的铝熔炼电解槽40的部分示意侧视图。电解槽40类似图4所示的电解槽30，不同的是它包含外连到阴极12上的纯化电极47。

图6为本发明的另一个实施方案的铝熔炼电解槽50的部分示意侧视图。电解槽50类似图2所示的电解槽10，不同的是电解槽50不包含纯化电极以及它装有部分浸在电解液13中的氧屏障管52。氧屏障管52可由任何适合的材料例如氧化铝、TiB₂、BN或铁酸盐制成。氧屏障管52的内部53装有一部分电解液13，它与阳极16a和16b与电解液13之间的界面处产生的气态物质分隔开。例如，当阳极16a和16b为惰性阳极时，防止在阳极/电解液界面产生的氧进入屏障管52的内部53。这一基本上不含氧的段使含硫的物质例如SO₂从电解液13中通过屏障管52放出，而不会在电解液13中产生不希望的含氧反应产物。

图7为单一惰性阳极操作的实验室规模铝生产电解槽的硫浓度与操作时间的图。在图7中，点划线表示没有纯化电极进行的试验，而实线表示用TiB₂纯化电极进行的试验。图7中的点划线表示没有纯化电极操作的试验电解槽中的硫含量(在加入200ppm硫(较低的点划线)然后加入300ppm硫(较高的点划线)之后)。用Na₂SO₃加入硫。用Na₂SO作为掺杂剂得到相同的结果。在没有纯化电极操作的这些电解槽中，硫的浓度保持基本不变或稍有增加。图7中的圆形点为类似图2和3中描述的加有TiB₂纯化电极的那些试验电解槽得到的，相对于铝电位，所述纯化电极保持在电极电位E＝0伏。在这种电解槽中，在2小时内，硫的浓度从最初的约560ppm下降到约110ppm。图7中的正方形点为类似图4中的加有浸到金属垫中的TiB₂纯化电极的试验电解槽得到的。在这种电解槽中，在2小时内，硫的浓度从约250ppm下降到约110ppm。图7中的三角形点为类似图5中的TiB₂纯化电极外连到阴极上的试验电解槽得到的。在这种电解槽中，在2小时内，硫的浓度从约160ppm下降到约120ppm。

为了确定含硫杂质的浓度对装有惰性阳极的试验电解槽的电流效率的影响，进行了电化学试验。该试验通过以下步骤进行：建立使用商业霍尔电解液(Hall bath)和陶瓷惰性阳极的电解槽，将不同硫浓度的硫化物/硫酸盐加到电解液中，然后使用标准循环伏安法和计时电位分析法来确定电解液中的硫浓度对电流效率的影响。图8为电流效率与电解液中的硫浓度的图，说明随着含硫杂质浓度的增加，电流效率明显下降。在硫浓度超过500ppm时，电解槽的电流效率下降到70％以下。

图9为电流效率对电解液中的含硫杂质浓度和生产的铝中的总杂质浓度的图。为了确定在相对大规模下硫对电流效率的影响，进行了试验。包含一个惰性阳极的电化学电解槽在950安培下操作。最初，电解质的硫含量较低，由电解槽生产的铝中的杂质含量也较低。因为氧化铝分解成氧和铝，所以从电解槽放出的氧用来确定电解槽的电流效率。将铝的杂质例如铁、镍和铜加到电解槽中，以便确定它们对电流效率的影响。图9为这一试验结果的汇总。在电解液中的低硫含量和在低铝杂质下，电流效率超过90％。随着硫和杂质加入，电流效率开始下降到80％以下，然后下降到70％，最后下降到50％以下。正如图9所示，电解液中的含硫杂质和电解槽生产的铝中所含的杂质使电流效率明显下降。

在惰性阳极电解槽中在4安培/厘米²下运转30分钟以后，将500ppm硫以Na₂SO₃形式加到电解液中。在试验结束时，金属不凝聚。在固化的电解液中存在多个铝球，而在固化的电解液中见到一些铝球。图10b-10d提供了未凝聚铝球的照片。为了比较，图10a示出低含硫杂质浓度的电解槽得到的凝聚铝垫的固化电解液的照片。

根据本发明的另一个实施方案，通过加入或控制还原剂例如Al、Na₂CO₃、CaCO₃、Li₂CO₃、MgCO₃、CO和CO₂的分布，在整个电解液或部分电解液中形成杂质减少段。当Al用于还原杂质时，它可以电解槽生成的循环铝的形式加入，或铝可作为铝小球、铝棒或铝片加入。可将铝还原剂连续或间歇加到电解液中。也可用各种方法例如标准的喷洒技术将气态还原剂例如CO和CO₂加到电解液中。

根据本发明的另一个优选的实施方案，为了使杂质以气态形式从电解槽中逸出，可在电解槽的一些电极或全部电极中断电流。例如，为了使含硫的气体例如二氧化硫从电解液中逸出，可在电解槽的一些惰性电极或全部惰性电极中断电极电流。或者，为了在电解槽内提供使氧的生成减少或消除的一个区域或多个区域，在某些选择的电解槽区域内可不包含阳极。

正如这里描述的，可将产生杂质减少段的各种实施方案组合。例如，当使用如图6所示的氧屏障管时，(例如图2-5中所示的)纯化电极可安装在管内。另一方面，纯化用还原剂例如铝可通过这样的氧屏障管送入电解液，使用或不使用另外的纯化电极。

根据本发明的另一个优选的实施方案，用洗涤技术除去从惰性阳极电解槽排放的气体排放物中所含的硫。在惰性阳极电解槽操作过程中，可回收从电解槽排放的热气体，并借助热气体在氧化铝上通过，加热进入的氧化铝进料。当气体排放物中所含的硫和其他杂质与氧化铝接触时，它们被吸附，并被进入的氧化铝带回电解槽。洗涤除去排放气流中的硫，例如用静电设备或化学(湿洗涤或干洗涤)设备。静电技术使用带电板或静电沉积器，它们吸引带电的含硫物质。定期清洁表面，以便除去沉积的含硫物质。湿洗涤指将水或化学溶液喷入废气中。干洗涤使用具有高表面积的材料，例如活性炭或石灰，它们与气体反应。

将气态排放物通过活性材料例如活性炭等的床可实现硫的脱除。SO₂吸附到活性炭上分两步进行。在第一步中，SO₂在炭上被催化氧化生成SO₃。然后SO₃在水蒸汽存在下水解生成硫酸，后者凝结在炭的孔中。

SO₃+H₂O→H₂SO₄(凝结的)

图11为包括装有外盖64的电解槽62的硫洗涤体系60的示意图。含有氧、含硫物质例如SO₂和氟化物的含硫气体(pot gas)66从电解槽62流到活性炭床68，在那里SO₂和其他含硫的物质被除去。在再生室72中处理来自活性炭床68的炭和硫酸70，并将再生的炭74送回活性炭床68。活性炭可通过在再生室72中用水处理来再生，形成流出液73例如稀硫酸或化学品如石膏。氧和氟化物气体76排出活性炭床68，并通过干燥氧化铝洗涤器78，以便除去氟化物有价物，于是它们可返回电解槽62，从而使氟化物有价物循环并使排放到大气的氟化物最少。来自洗涤器78的气体排放80到大气。将氧化铝82送入干洗涤器78。正如下文更详细描述的，氧化铝82可含有不同含量含硫杂质。在氧化铝82与氧和氟化物气体76在干洗涤器78中接触以后，将氧化铝和吸附的氟化物84循环86到电解槽62。重要的是，在活性炭床68中SO₂的洗涤不从含硫气体66中除去大量氟化物，以致最大数量的氟化物可通过在干洗涤器78中与氧化铝82接触循环到电解槽62中。

除了图11所示的体系60以外，可用于本发明的另外的洗涤或汽提体系包括其他类型的反应床例如石灰床层、含水浸析体系、静电沉积器等。

根据本发明的另一个实施方案，控制送入电解液的各种材料的硫含量。图12-17通过质量平衡计算说明在以下参数的电解槽中稳态硫浓度的影响：更清洁原料的使用；从含硫气体中洗涤SO₂，以便减少循环回电解槽的数量；以及在电解槽中提供杂质减少段。图12表明，当送入电解槽的氧化铝中的硫含量为60ppm时，以及考虑到40％干洗涤效率，电解液中的稳态硫含量低于100ppm。正如图13所示，对于氧化铝中有110ppm硫，活性炭床的使用也可使电解液中的硫达到102ppm。正如图14所示，对于氧化铝中有110ppm硫以及没有活性炭床，硫的含量增加到170ppm。正如图15所示，氧化铝中的硫提高到250ppm使电解液中的硫含量增加到374ppm。正如图16所示，在电解槽中杂质减少段的使用使SO₂的脱除提高4倍，允许使用含250ppm硫的氧化铝，同时使电解液中的硫含量达到100ppm以下。正如图17所示，电解槽中的杂质减少段与活性炭洗涤的组合可允许使用含有高达450ppm硫的氧化铝，同时使电解液中的硫含量达到100ppm以下。

根据本发明的一个实施方案，可将氧化铝的硫含量选择在不同范围内，同时又在电解液中保持可接受的硫杂质含量。例如，硫含量在约40至约100ppm范围内的低硫氧化铝可在没有另外的硫减少步骤或最少的另外的硫减少技术的条件下使用。硫含量在约100至约250ppm范围内的中硫氧化铝可在在电解液中达到希望的硫浓度所需的本发明的所选硫减少技术条件下使用。硫含量在约250至约600ppm范围内的高硫氧化铝可与本发明的硫减少技术组合一起使用，以使电解液中保持希望的硫浓度。

虽然已公开了这些优选的实施方案，但应当认识到，在附后的权利要求书范围内可用另外的方式体现本发明。

Claims

1.一种操作惰性阳极电解铝生产电解槽(10、20、30、40、50)以保持低含硫杂质浓度的方法，所述的方法包括：

提供包含含有氟化物和氧化铝的熔融电解液(13)、阴极(12)和至少一个惰性阳极(16a、16b)的电解槽(10、20、30、40、50)；

电流在所述至少一个惰性阳极(16a、16b)和所述阴极(12)之间经过电解液(13)通过以便生成铝；

在操作过程中使电解液(13)中的含硫杂质浓度保持在500ppm以下，其中通过在电解液(13)中提供杂质减少段来保持含硫杂质的浓度，其中还通过控制加入到电解液(13)中的材料的含硫杂质来保持含硫杂质的浓度；和

从电解槽中回收铝。

2.根据权利要求1的方法，其中将含硫杂质浓度保持在100ppm以下。

3.根据权利要求2的方法，其中电解槽在电流效率为至少80％下操作。

4.根据权利要求2的方法，其中电解槽在电流效率为至少90％下操作。

5.根据权利要求1的方法，其中通过至少部分浸入电解液(13)中的纯化电极(17、37、47)来提供杂质减少段。

6.根据权利要求1的方法，其中通过至少部分浸入电解液(13)中的氧屏障部件(18、52)来提供杂质减少段。

7.根据权利要求1的方法，其中通过将纯化用还原剂加到电解液(13)中来提供杂质减少段。

8.根据权利要求1的方法，其中从电解槽的区域内除去至少一个惰性阳极来提供杂质减少段。

9.根据权利要求1的方法，其中通过中断通过电解槽的至少一个电极的电流来提供杂质减少段。

10.根据权利要求1的方法，其中在电解液(13)产生的气体排放物(66)与加入到电解液(13)中的氧化铝(82)接触以前通过从所述气体排放物(66)中洗涤含硫杂质来控制含硫杂质。

11.根据权利要求1的方法，其中还通过控制加入到电解液(13)中的氟化物和/或氧化铝的硫含量来保持含硫杂质的浓度。

12.根据权利要求11的方法，其中氧化铝(82)的硫含量小于250ppm。

13.根据权利要求12的方法，其中将电解液(13)中的含硫杂质浓度保持在100ppm以下。

14.根据权利要求11方法，其中氧化铝(82)的硫含量大于250ppm。

15.根据权利要求14的方法，其中将电解液(13)中的含硫杂质浓度保持在250ppm以下。

16.根据权利要求14的方法，其中将电解液(13)中的含硫杂质浓度保持在100ppm以下。

17.根据权利要求16的方法，其中电解槽生产的铝的最大杂质含量为0.5％(重量)铁、0.2％(重量)铜和0.2％(重量)镍。

18.根据权利要求1的方法，其中电解槽在电流效率为至少80％下操作。

19.根据权利要求1的方法，其中电解槽在电流效率为至少90％下操作。

20.根据权利要求1的方法，其中电解槽生产的铝的铁杂质含量小于0.5％(重量)。

21.根据权利要求1的方法，其中电解槽生产的铝的最大杂质含量为0.5％(重量)铁、0.2％(重量)铜和0.2％(重量)镍。