CN101418454A - 一种无阳极效应的铝电解方法 - Google Patents
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Abstract
一种无阳极效应的铝电解方法，涉及一种采用氧化铝为原料电解生产铝的方法。其特征在于在电解生产过程中，向电解质中加入氟化锂、氟化钾、锂冰晶石、钾冰晶石中的一种或它们的混合物，物加入量占电解质重量的0.5％－18％；保持电解质分子比2.1－2.8，过热度5－25℃；从向电解槽中加入氧化铝，保持电解质中氧化铝的重量浓度为1.5％－2.5％；电解槽每个下料点的一次下料量小于2.5kg时。本发明的方法，改变了传统铝电解观念，在电解过程中有效避免阳极效应发生，减少了电解过程中大量的碳氟化合物产生，同时避免了阳极效应破坏电解槽平衡、降低电流效率，增加了电解质消耗的问题。使电解槽既不发生阳极效应，又能保持电解槽高效运行。
Description
技术领域
一种无阳极效应的铝电解方法，涉及一种采用氧化铝为原料电解生产铝的方法。
背景技术
目前，采用氧化铝为原料电解生产铝的过程，通常会发生阳极效应，在阳极效应发生时，会产生大量的碳氟化合物，即CF4和C2F6。而CF4的增温效应是CO2的6500倍，C2F6的增温效应是CO2的9200倍。当阳极效应系数为0.35次/槽.日，效应电压40V，效应持续时间5min时，吨铝就多排放1.8tCO2_eq和多耗能120kW·h(无效应时，电解过程排放1.54tCO2_eq)。同时，阳极效应还破坏电解槽平衡、降低了电流效率，增加了电解质的消耗。但是由于人们通常认为阳极效应具有熔化炉底沉淀、分离碳渣、清理阳极底掌的作用，实际生产上操作上，一般人为会维持一定的阳极效应系数和阳极效应电压，认为这样会使铝电解槽处于高效率状态下运行。目前铝电解过程采用的电解质的组成为LiF2％-3％，CaF2 4-5％，MgF2 3％-5％，Al2O3 1％-4％，其余为Na3AlF6和AlF3，电解质分子比为2.1-2.5，其电解温度范围为945℃-955℃。由于工艺上维持一定的阳极效应系数和阳极效应电压，造成了电解能耗高、废气排放量大等缺陷。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效减少电解能耗和废气排放量，在所控制氧化铝重量浓度范围内，电解槽既不发生阳极效应，又不产生沉淀，电解槽能高效运行的无阳极效应铝电解方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种无阳极效应的铝电解方法，其特征在于在电解生产过程中，向电解质中加入氟化锂、氟化钾、锂冰晶石、钾冰晶石中的一种或它们的混和物，物加入量占电解质重量的0.5％-18％；保持电解质分子比2.1-2.8，过热度5-25℃；从向电解槽中加入氧化铝，保持电解质中氧化铝的重量浓度为1.5％-2.5％；电解槽每个下料点的一次下料量小于2.5kg。
本发明的方法，改变了传统铝电解观念，在电解过程中有效避免阳极效应发生，减少了电解过程中大量的碳氟化合物产生，同时避免了阳极效应破坏电解槽平衡、降低电流效率，增加了电解质消耗的的问题。使电解槽既不发生阳极效应，又能保持电解槽高效运行。
具体实施方式
一种无阳极效应的铝电解方法，在电解过程中，采取以下措施：
1、向电解质中加入一定量的氟化锂、氟化钾、锂冰晶石、钾冰晶石的一种或它们的混和物，保持电解质分子比2.1-2.8，过热度5-25℃；
2、从每个下料点向电解槽中加入一定量的氧化铝，保持电解质中氧化铝浓度在1.5％-2.5％的范围内；
3、控制氧化铝浓度在1.5-2.5％范围，避免因氧化铝浓度偏低，引发的阳极效应。
4、氟化锂、氟化钾、锂冰晶石、钾冰晶石的一种或其混和物加入量占电解质重量的0.5％-18％。
5、在模糊控制或精确控制下，通过调整控制参数，保持电解质中的氧化铝浓度1.5％-2.5％，电解槽每个下料点的一次下料量小于2.5kg时。
电解槽运行过程中无氧化铝沉淀，电解质中炭含量不积累，不发生阳极效应。在保证上述条件下，电解槽可以在无阳极效应情况下长期运行运行。
实施例1
电解槽容量150kA，实施低效应生产之前，效应系数0.3次/槽.日，效应均摊压降25mV。实施低无效应生产的具体实施步骤为：
1 调整电解槽工艺条件，保持在分子比2.6-2.8，其它为碱金属氟化物或碱土金属氟化物的一种或多种混和物为CaF23-5％wt，MgF22-4％wt，LiF0.7-1.5％wt，Al2O31.5-2.5％wt，电解温度960-970℃，过热度5-15℃，阳极电流密度0.75A/cm2，的条件下稳定运行。
2 在保持1的工艺条件下，使电解槽为4个下料点，每个下料点每次下料量为1.2kg。
3 固定氧化铝质良好产品质量稳定的供应商，对设备进行维护，保证设备和原料质量稳定。
通过以上工作，在考核期365天内，电解生产没有阳极效应的发生，槽电压降低20mV，电流效率提高0.5％，实现了电解槽无PFCs排放的高效低耗生产。
实施例2
电解槽容量200kA，实施低效应生产之前，效应系数0.4次/槽.日，效应均摊压降35mV。实施低无效应生产的具体实施步骤为：
1 调整电解槽工艺条件，保持在分子比2.1-2.3，其它为碱金属氟化物或碱土金属氟化物的一种或多种混和物为CaF23-5％wt，MgF21-2％wt，LiF0.3-0.6％wt，Al2O31.5-2.5％wt，电解温度940-950℃，过热度5-15℃，阳极电流密度0.8A/cm2，的条件下稳定运行。
2 在保持1的工艺条件下，使电解槽为4个下料点，每个下料点每次下料量为1.8kg。
3 固定氧化铝质良好产品质量稳定的供应商，对设备进行维护，保证设备和原料质量稳定。
通过以上工作，在考核期500天内，电解生产没有阳极效应的发生，槽电压降低35mV，电流效率提高0.5％，实现了电解槽无PFCs排放的高效低耗生产。
实施例3
电解槽容量280kA，实施低效应生产之前，效应系数0.35次/槽.日，效应均摊压降32mV。实施低无效应生产的具体实施步骤为：
1 调整电解槽工艺条件，保持在分子比2.3-2.5，其它为碱金属氟化物或碱土金属氟化物的一种或多种混和物为CaF23-4％wt，MgF21-2％wt，LiF0.8-1.6％wt，Al2O31.5-2.5％wt，电解温度940-950℃，过热度5-15℃，阳极电流密度0.7A/cm2，的条件下稳定运行。
2 在保持1的工艺条件下，使电解槽为6个下料点，每个下料点每次下料量为2.0kg。
3 固定氧化铝质良好产品质量稳定的供应商，对设备进行维护，保证设备和原料质量稳定。
通过以上工作，在考核期10个月内，电解生产没有阳极效应的发生，槽电压降低32mV，电流效率提高0.8％，实现了电解槽无PFCs排放的高效低耗生产。
实施例4
电解槽容量350kA，实施低效应生产之前，效应系数0.3次/槽.日，效应均摊压降29mV。实施低无效应生产的具体实施步骤为：
1 调整电解槽工艺条件，保持在分子比2.2-2.4，其它为碱金属氟化物或碱土金属氟化物的一种或多种混和物为CaF23-5％wt，MgF21-2％wt，LiF0.3-0.5％wt，Al2O31.5-2.5％wt，电解温度940-950℃，过热度5-15℃，阳极电流密度0.65A/cm2，的条件下稳定运行。
2 在保持1的工艺条件下，使电解槽为6个下料点，每个下料点每次下料量为2.5kg。
3 固定氧化铝质良好产品质量稳定的供应商，对设备进行维护，保证设备和原料质量稳定。
通过以上工作，在考核期两年内，电解生产没有阳极效应的发生，槽电压降低29mV，电流效率提高0.5％，实现了电解槽无PFCs排放的高效低耗生产。
实施例5
电解槽容量160kA，实施低效应生产之前，效应系数0.35次/槽.日，效应均摊压降32mV。实施低无效应生产的具体实施步骤为：
1 调整电解槽工艺条件，保持在分子比2.1-2.2，其它为碱金属氟化物或碱土金属氟化物的一种或多种混和物为CaF23-4％wt，MgF21-2％wt，LiF1.8-2.6％wt，Al2O31.5-2.5％wt，电解温度920-940℃，过热度10-25℃，阳极电流密度0.8A/cm2，的条件下稳定运行。
2 在保持1的工艺条件下，使电解槽为4个下料点，每个下料点每次下料量为0.8kg。
3 固定氧化铝质良好产品质量稳定的供应商，对设备进行维护，保证设备和原料质量稳定。
通过以上工作，在考核期1年内，电解生产没有阳极效应的发生，槽电压降低32mV，电流效率提高0.3％，实现了电解槽无PFCs排放的高效低耗生产。
实施例6
电解槽容量80kA，实施低效应生产之前，效应系数0.4次/槽.日，效应均摊压降40mV。实施低无效应生产的具体实施步骤为：
1 调整电解槽工艺条件，保持在分子比2.1-2.2，其它为碱金属氟化物或碱土金属氟化物的一种或多种混和物为CaF23-4％wt，MgF21-2％wt，LiF1.8-2.6％wt，Al2O31.5-2.5％wt，电解温度920-940℃，过热度10-25℃，阳极电流密度0.95A/cm2，的条件下稳定运行。
2 在保持1的工艺条件下，使电解槽为2个下料点，每个下料点每次下料量为0.8kg。
3 固定氧化铝质良好产品质量稳定的供应商，对设备进行维护，保证设备和原料质量稳定。
通过以上工作，在考核期1年内，电解生产没有阳极效应的发生，槽电压降低40mV，电流效率提高0.3％，实现了电解槽无PFCs排放的高效低耗生产。
Claims (1)
1.一种无阳极效应的铝电解方法，其特征在于在电解生产过程中，向电解质中加入氟化锂、氟化钾、锂冰晶石、钾冰晶石中的一种或它们的混和物，物加入量占电解质重量的0.5％-18％；保持电解质分子比2.1-2.8，过热度5-25℃；从向电解槽中加入氧化铝，保持电解质中氧化铝的重量浓度为1.5％-2.5％；电解槽每个下料点的一次下料量小于2.5kg时。
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