CN113373481B - 采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法 - Google Patents

采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，所述方法包括：将富钾氧化铝、冰晶石和添加剂配制成电解质熔盐体系；所述添加剂包括NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3；所述富钾氧化铝中含有Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO；将所述电解质熔盐体系进行电解以生产金属铝，所述电解中监测所述电解质中KF、LiF和MgF2的质量分数，并降低所述KF的质量分数或/和增加所述LiF或/和增加所述MgF2的质量分数，以控制电解质中钾含量对电解过程产生的不利影响。该方法可降低炭渣量，提高铝电解生产的电流效率。

Description

采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法
技术领域
本发明涉及铝电解技术领域，特别涉及一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法。
背景技术
国内部分地区铝土矿中钾含量偏高，采用这些铝土矿生产氧化铝时钾进入氧化铝，氧化铝中氧化钾含量可以高达0.05％甚至以上。部分进口铝土矿也存在钾含量偏高的现象，某氧化铝企业采用进口铝土矿生产氧化铝时，氧化铝中的氧化钾含量可以达到0.03-0.04％。使用这些富钾氧化铝电解时，氧化铝中的氧化钾转变为氟化钾，并在电解质中富集，部分企业电解质中氟化钾的含量可达5％，甚至以上。
电解质中含有氟化钾时，会对生产过程的不利影响，具体地：电解质的物理化学性质会发生一定的变化，电解质与氧化铝、电解质中的炭粒润湿性增强，电解质与炭渣分离难度提高，炭渣量高，电解质含碳量增加，降低了铝电解生产的电流效率，影响了铝电解企业的经济技术指标。更换电解质或者更换氧化铝原料可以从根本上控制电解质中钾对生产过程的影响，但上述方法处理周期长，对生产影响大，成本高。目前铝电解企业更换电解质或者更换氧化铝原料时，仅通过经验及现场观察铝电解槽运行状况进行控制，没有定量或半定量的理论指导。
因此，如何控制电解质中钾对生产过程的不利影响，以降低炭渣量，提高了铝电解生产的电流效率，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，可降低炭渣量，提高铝电解生产的电流效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，所述方法包括：
将富钾氧化铝、冰晶石和添加剂配制成电解质熔盐体系；所述添加剂包括NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3；所述富钾氧化铝中含有Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO；
将所述电解质熔盐体系进行电解以生产金属铝，所述电解中监测所述电解质熔盐体系中KF、LiF和MgF2的质量分数，通过改变所述氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数和/或所述添加剂中NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3的质量分数，以降低所述电解质熔盐体系中KF的质量分数或/和增加所述LiF的质量分数或/和增加所述MgF2的质量分数，以降低炭渣量和提高电流效率。
进一步地，所述电解质中氟化钠和氟化铝的分子比CR＝2～3.4；所述电解质中分子比CR和KF、LiF、MgF2满足如下条件：
CR＝3.334-0.0446×w(KF)电解质+0.0942×w(LiF)电解质+0.0098×w(MgF2)电解质-0.0070×ΔT-0.0895×AO-0.0452×t+r；其中，
w(KF)电解质、w(LiF)电解质、w(MgF2)电解质分别表示电解质体系中KF、LiF、MgF2的质量分数；
ΔT表示电解质过热度，单位℃；
AO表示氧化铝原料类型，面状氧化铝时AO＝1，中间状氧化铝时AO＝2，砂状氧化铝时AO＝3；
t表示1％氧化铝在电解质熔盐中完全溶解的时间，单位min；
r表示调整常数，r＝0～0.1。
进一步地，所述电解质中KF的质量分数为0～6％，所述电解质中KF与所述富钾氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO的含量满足如下条件：
w(KF)电解质＝f×[1.234×M氧化铝×w(K2O)氧化铝]÷{M氟化铝+M氧化铝×[0.452×w(Na2O)氧化铝+0.638×w(K2O)氧化铝+0.393×w(CaO)氧化铝+0.150×w(MgO)氧化铝-0.133×w(Li2O)氧化铝]}；其中，
f为0.3～0.7的常数；
w(KF)电解质表示使用某批次氧化铝电解时电解质成分达到平衡时的质量分数；
M氧化铝表示吨铝氧化铝消耗量，单位kg；
M氟化盐表示吨铝氟化盐消耗量，单位kg；
w(Li2O)氧化铝、w(Na2O)氧化铝、w(K2O)氧化铝、w(CaO)氧化铝、w(MgO)氧化铝分别表示氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数。
进一步地，所述电解质中LiF的质量分数为0～10％。
进一步地，所述电解质中MgF2的质量分数为0～4％。
进一步地，所述电解质中CaF2的质量分数＜7％。
进一步地，所述电解中电解质的过热度控制在3～20℃。
进一步地，所述电解中电解质的过热度控制在5～15℃。
进一步地，所述电解中所用的阴极材料包括石墨质阴极材料和石墨化阴极材料的一种，所述石墨质阴极材料中含有质量分数不低于30％的人造石墨。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，所述方法包括：将富钾氧化铝、冰晶石和添加剂配制成电解质熔盐体系；所述添加剂包括NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3；所述富钾氧化铝中含有Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO；将所述电解质熔盐体系进行电解以生产金属铝，所述电解中监测所述电解质熔盐体系中KF、LiF和MgF2的质量分数，通过改变所述氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数和所述添加剂中NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3的质量分数，以降低所述电解质熔盐体系中KF的质量分数或/和增加所述LiF的质量分数或/和增加所述MgF2的质量分数，以降低炭渣量和提高电流效率。本申请发明人经过试验发现适当降低电解质中的氟化钾含量或增加氟化铝、氟化锂、氟化镁等成分含量，不仅保证电解质对氧化铝足够的溶解能力，降低含钾电解质对炭素阳极、铝液的润湿性，可以降低炭渣量，降低电解质对铝的二次溶解，提高电流效率。采用本方明提供的技术后，炭渣量降低5kg/t-Al以上，电流效率提高0.4％以上，直流电耗降低100kWh/t-Al以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明提供的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为根据本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
炭渣量高且铝电解生产的电流效率低的原因分析：
电解质中含有氟化钾时，电解质的物理化学性质会发生一定的变化，电解质与氧化铝、炭素阳极、铝液的润湿性增强。电解质与氧化铝的润湿性增强，改善了氧化铝的溶解性，有利于电解工艺过程控制。电解质与铝液的润湿性增强，同时铝在电解质中溶解度提高，增大了铝的二次溶解，影响了电流效率。电解质与炭素阳极的润湿性增强，加剧了对炭素阳极的侵蚀，增加了阳极掉渣，提高了炭渣量，增加了电解质的电阻和槽电压，同时降低了电流效率。部分企业电解质中氟化钾浓度提高后，炭渣量显著增多，电流效率明显降低，企业经济技术指标恶化。
根据上述原因分析，本申请发明人经过试验发现适当降低电解质中的氟化钾含量或增加氟化铝、氟化锂、氟化镁等成分含量，不仅保证电解质对氧化铝足够的溶解能力，降低含钾电解质对炭素阳极、铝液的润湿性，可以降低炭渣量，降低电解质对铝的二次溶解，提高电流效率。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，如图1所示，包括：
S1、将富钾氧化铝、冰晶石和添加剂配制成电解质熔盐体系；所述添加剂包括NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3；所述富钾氧化铝中含有Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO；
S2、将所述电解质熔盐体系进行电解以生产金属铝，所述电解中监测所述电解质熔盐体系中KF、LiF和MgF2的质量分数，通过改变所述氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数和/或所述添加剂中NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3的质量分数，以降低所述电解质熔盐体系中KF的质量分数或/和增加所述LiF的质量分数或/和增加所述MgF2的质量分数，以降低炭渣量和提高电流效率。
由于随着电解反应的进行，电解液中各成分的含量会发生变化，具体如何降低所述KF的质量分数或/和增加所述LiF或/和增加所述MgF2的质量分数，本申请发明人发现电解质中分子比CR和KF、LiF、MgF2满足条件关系、电解质中KF与所述富钾氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO的含量满足条件关系；具体地：
1、本发明实施例建立的富钾氧化铝中的K2O含量与电解质中的KF含量关系模型为：
CR＝3.334-0.0446×w(KF)电解质+0.0942×w(LiF)电解质+0.0098×w(MgF2)电解质-0.0070×ΔT-0.0895×AO-0.0452×t+r；其中，
w(KF)电解质、w(LiF)电解质、w(MgF2)电解质分别表示电解质体系中KF、LiF、MgF2的质量分数；
ΔT表示电解质过热度，单位℃；
AO表示氧化铝原料类型，面状氧化铝时AO＝1，中间状氧化铝时AO＝2，砂状氧化铝时AO＝3；
t表示1％氧化铝在电解质熔盐中完全溶解的时间，单位min；
r表示调整常数，r＝0～0.1。
r的大小与企业电解槽设计修建状况和电解作业管理水平有关，不同的企业测定r的方法：电解槽物理场设计合理，电解作业管理水平严格，电解工每次换极检查炉底状况，发现炉底沉淀及时清理，达到上述情况时，r＝0；电解槽物理场设计不合理，炉底容易产生沉淀，电解作业管理水平差，电解槽出现炉底沉淀时不及时清理，属于上述情况时，r＝0.1；电解槽设计修建状况和电解作业管理水平位于上述两种情况之间的企业根据具体情况调整r值；
2、本发明实施例建立的电解质成分、氧化铝特性与分子比CR数学关系模型进行相关工艺条件控制。
w(KF)电解质＝f×[1.234×M氧化铝×w(K2O)氧化铝]÷{M氟化铝+M氧化铝×[0.452×w(Na2O)氧化铝+0.638×w(K2O)氧化铝+0.393×w(CaO)氧化铝+0.150×w(MgO)氧化铝-0.133×w(Li2O)氧化铝]}；其中，
f为0.3～0.7的常数；f的大小与企业电解槽设计修建状况和电解作业工艺控制条件有关，大部分企业在0.5±0.1；f按如下方法测定，企业统计一定规模电解槽吨铝氧化铝消耗量、吨铝氟化盐消耗量，并测定一定规模电解槽电解质中KF浓度稳定后的平均值，同时测定电解质中KF浓度稳定期内氧化铝原料中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数平均值，根据上述数据和本申请的电解质中KF浓度与氧化铝中各杂质含量的关系式，可以测定企业一定规模电解槽使用上述关系式时的常数f，并可以用于指导通过调整氧化铝杂质含量来调整电解质中KF浓度。
w(KF)电解质表示使用某批次氧化铝电解时电解质成分达到平衡时的质量分数；
M氧化铝表示吨铝氧化铝消耗量，单位kg；
M氟化盐表示吨铝氟化盐消耗量，单位kg；
w(Li2O)氧化铝、w(Na2O)氧化铝、w(K2O)氧化铝、w(CaO)氧化铝、w(MgO)氧化铝分别表示氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数。
3、通过以上2个模型进行控制的过程中，适用范围：电解质中氟化钠和氟化铝的分子比CR为2.0～3.4，KF的质量分数0～6％，LiF的质量分数0～10％，MgF2的质量分数0～4％，CaF2的质量分数＜7％。
根据以上2个模型本发明实施例可以通过改变氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数；或者改变通过添加剂成分(添加剂包括NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3)以降低电解质熔盐体系中所述KF的质量分数或/和增加所述电解质熔盐体系LiF或/和增加所述电解质熔盐体系MgF2的质量分数；
具体可以为在电解质中添加Li2CO3或者采用高锂电解质替换部分电解质；降低富钾氧化铝中钾含量；提高富钾氧化铝中锂、镁等元素含量；调整电解质分子比等方式的一种或几种。
作为一种可选的实施方式，所述电解中电解质的过热度控制在3～20℃。过热度若小于3℃有生产作业控制难度大的不利影响；过热度若大于20℃有降低电流效率的不利影响；更为优选地，过热度控制在5～15℃。
作为一种可选的实施方式，包括石墨质阴极材料和石墨化阴极材料的一种，所述石墨质阴极材料中含有质量分数不低于30％的人造石墨。
电解中采用常规电导率即可。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法进行详细说明。
实施例1
某企业长期使用K2O质量分数0.049％左右的氧化铝，电解质成分稳定后，某工区电解质成分KF 4.9～5.2％、LiF 1.8～2.0％、CaF2 4.2～4.7％、MgF2 0.4～0.5％，分子比(NaF/AlF3)2.40±0.05，槽温950±5℃，过热度平均3℃，炭渣量20kg/t-Al,平均电压3.960V，电流效率89.4％，直流电耗13200kWh/t-Al。
企业长期使用的氧化铝中Na2O、K2O、Li2O、CaO、MgO平均质量分数分别0.30％、0.049％、0.0136％、0.039％、0.0037％，吨铝氧化铝消耗量1920kg，吨铝氟化盐消耗量12.5kg，代入氧化铝中K2O质量分数与电解质中KF浓度的关系式，测算得出f＝0.689。
为了降低KF对电解质的影响，企业降低了氧化铝中K2O质量分数，由原来的0.049％左右降低至0.025％左右。调整K2O质量分数后的氧化铝中Na2O、K2O、Li2O、CaO、MgO平均质量分数分别0.29％、0.025％、0.0139％、0.040％、0.0038％。
电解质成分稳定后KF 2.5～2.7％、LiF 1.9～2.1％、CaF2 4.5～4.8％、MgF2 0.45～0.55％。氧化铝原料类型为中间状氧化铝，AO＝2；1％上述氧化铝原料在电解质熔盐中完全溶解的时间为20min，过热度平均5℃，根据电解质中杂质元素的含量和生产管理水平，按照电解质成分、氧化铝特性与分子比CR数学关系模型，r取0.01，CR计算值为2.30，实际分子比(NaF/AlF3)控制在2.30±0.05，槽温955±5℃。调整后炭渣量13kg/t-Al,平均电压3.965V，电流效率90.4％，直流电耗13070kWh/t-Al。与调整前相比调整后炭渣量降低7kg/t-Al，电流效率提高1.0％，直流电耗降低130kWh/t-Al。
实施例2
某企业长期使用K2O质量分数0.059％左右的氧化铝，电解质成分稳定后，某工区电解质成分KF 3.8～4.0％、LiF 1.8～2.0％、CaF2 4.4～4.6％、MgF2 0.5～0.7％，分子比(NaF/AlF3)2.40±0.05，槽温955±5℃，过热度平均7℃，炭渣量18kg/t-Al,平均电压3.904V，电流效率89.3％，直流电耗13028kWh/t-Al。
为了降低KF对电解质的影响，根据电解质钾、锂、钙和镁的含量进行了分子比调整，氧化铝原料类型为砂状氧化铝，AO＝3；1％上述氧化铝原料在电解质熔盐中完全溶解的时间为19min，过热度平均8℃，根据电解质中杂质元素的含量和生产管理水平，按照电解质成分、氧化铝特性与分子比CR数学关系模型，r取0.04，CR计算值为2.20，实际分子比(NaF/AlF3)控制在2.20±0.05，槽温950±5℃，炭渣量12kg/t-Al,平均电压3.925V，效率90.5％，直流电耗12924kWh/t-Al。与调整前相比调整后炭渣量降低6kg/t-Al，电流效率提高1.2％，直流电耗降低104kWh/t-Al。
实施例3
某企业长期使用K2O质量分数0.049％左右的氧化铝，电解质成分稳定后，某工区电解质成分KF 4.9～5.2％、LiF 1.8～2.0％、CaF2 4.2～4.7％、MgF2 0.4～0.5％，分子比(NaF/AlF3)2.40±0.05，槽温950±5℃，过热度平均3℃，炭渣量20kg/t-Al,平均电压3.960V，电流效率89.4％，直流电耗13200kWh/t-Al。
为了改善电解质物理化学性质，在电解质中陆续添加Li2CO3 600kg，调整电解质成分为KF 4.9-5.2％、LiF 4.7～5.2％、CaF2 4.2～4.7％、MgF2 0.4～0.5％，氧化铝原料类型为面状氧化铝，AO＝1；1％上述氧化铝原料在电解质熔盐中完全溶解的时间为18min，过热度平均20℃，根据电解质中杂质元素的含量和生产管理水平，按照电解质成分、氧化铝特性与分子比CR数学关系模型，r取0.06，CR计算值为2.60，实际分子比(NaF/AlF3)控制在2.60±0.05，槽温945±5℃，炭渣量8kg/t-Al,平均电压3.942V，电流效率89.9％，直流电耗13067kWh/t-Al。与调整前相比调整后炭渣量降低12kg/t-Al，电流效率提高0.5％，直流电耗降低133kWh/t-Al。
实施例4
某企业长期使用K2O质量分数0.053％左右的氧化铝，电解质成分稳定后，某工区电解质成分KF 3.8～4.0％、LiF 1.2～1.4％、CaF2 4.9～5.1％、MgF2 0.6～0.8％，分子比(NaF/AlF3)2.40±0.05，槽温965±5℃，过热度平均15℃，炭渣量20kg/t-Al,平均电压3.860V，电流效率89.5％，直流电耗12852kWh/t-Al。
为了降低KF对电解质的影响，采用高锂电解质替换部分电解质,高锂电解质主要杂质成分，KF 1.1％、LiF 5.6％、CaF2 5.1％、MgF2 0.72％，用量约为工区循环及电解槽中电解质的50％，替换后电解质成分，KF降低至1.7～1.9％、LiF增加至2.2～2.4％、CaF2 4.9～5.1％、MgF2 0.6～0.8％。氧化铝原料类型为中间氧化铝，AO＝2；1％上述氧化铝原料在电解质熔盐中完全溶解的时间为18min，过热度平均15℃，根据电解质中杂质元素的含量和生产管理水平，按照电解质成分、氧化铝特性与分子比CR数学关系模型，r取0.02，CR计算值为2.40，实际分子比(NaF/AlF3)控制在2.40±0.05，槽温965±5℃，过热度平均15℃，炭渣量10kg/t-Al,平均电压3.847V，电流效率90.0％，直流电耗12738kWh/t-Al。与调整前相比调整后炭渣量降低10kg/t-Al，电流效率提高0.5％，直流电耗降低114kWh/t-Al。
实施例5
某企业长期使用K2O质量分数0.055％左右的氧化铝，电解质成分稳定后，某工区电解质成分KF 4.0～4.2％、LiF 1.9～2.0％、CaF2 4.7～4.9％、MgF2 0.8～0.9％，分子比(NaF/AlF3)2.40±0.05，槽温955±5℃，过热度平均10℃，炭渣量20kg/t-Al,平均电压3.860V，电流效率90.1％，直流电耗12767kWh/t-Al。
企业长期使用的氧化铝中Na2O、K2O、Li2O、CaO、MgO平均质量分数分别0.24％、0.055％、0.0186％、0.057％、0.0084％，吨铝氧化铝消耗量1930kg，吨铝氟化盐消耗量10.8kg，代入氧化铝中K2O质量分数与电解质中KF浓度的关系式，测算得出f＝0.438。
为了降低KF对电解质的影响，企业降低了氧化铝中K2O质量分数，由原来的0.055％左右降低至0.028％左右。调整K2O质量分数后的氧化铝中Na2O、K2O、Li2O、CaO、MgO平均质量分数分别0.23％、0.028％、0.0388％、0.054％、0.0065％。
电解质成分稳定后KF 2.0～2.2％、LiF 4.0～4.2％、CaF2 4.5～4.7％、MgF2 0.5～0.7％。氧化铝原料类型为中间状氧化铝，AO＝2；1％上述氧化铝原料在电解质熔盐中完全溶解的时间为19min，过热度平均10℃，根据电解质中杂质元素的含量和生产管理水平，按照电解质成分、氧化铝特性与分子比CR数学关系模型，r取0.08，CR计算值为2.60，实际分子比(NaF/AlF3)控制在2.60±0.05，槽温955±5℃。调整后炭渣量13kg/t-Al,平均电压3.843V，电流效率90.7％，直流电耗12626kWh/t-Al。与调整前相比调整后炭渣量降低7kg/t-Al，电流效率提高0.6％，直流电耗降低141kWh/t-Al。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，其特征在于，所述方法包括：
将富钾氧化铝、冰晶石和添加剂配制成电解质熔盐体系；所述添加剂包括NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3；所述富钾氧化铝中含有Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO；
将所述电解质熔盐体系进行电解以生产金属铝，所述电解中监测所述电解质熔盐体系中KF、LiF和MgF2的质量分数，通过改变所述氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数和/或所述添加剂中NaF、AlF3、LiF、MgF2、CaF2、KF和Li2CO3的质量分数，以降低所述电解质熔盐体系中KF的质量分数或/和增加所述LiF的质量分数或/和增加所述MgF2的质量分数，以降低炭渣量和提高电流效率；
所述电解质中氟化钠和氟化铝的分子比CR=2～3.4；所述电解质中分子比CR和KF、LiF、MgF2满足如下条件：
CR=3.334-0.0446×w(KF)电解质+0.0942×w(LiF)电解质+0.0098×w(MgF2)电解质-0.0070×ΔT-0.0895×AO-0.0452×t+r；其中，
w(KF)电解质、w(LiF)电解质、w(MgF2)电解质分别表示电解质体系中KF、LiF、MgF2的质量分数；
ΔT表示电解质过热度，单位℃；
AO表示氧化铝原料类型，面状氧化铝时AO=1，中间状氧化铝时AO=2，砂状氧化铝时AO=3；
t表示1%氧化铝在电解质熔盐中完全溶解的时间，单位min；
r表示调整常数，r=0～0.1；
所述电解质中KF的质量分数不超过6％，所述电解质中KF与所述富钾氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO和MgO的含量满足如下条件：
w(KF)电解质=f×[1.234×M氧化铝×w(K2O)氧化铝]÷{M氟化铝+M氧化铝×[0.452×w(Na2O)氧化铝+0.638×w(K2O)氧化铝+0.393×w(CaO)氧化铝+0.150×w(MgO)氧化铝-0.133×w(Li2O)氧化铝]}；其中，
f为0.3～0.7的常数；
w(KF)电解质表示使用某批次氧化铝电解时电解质成分达到平衡时的质量分数；
M氧化铝表示吨铝氧化铝消耗量，单位kg；
M氟化铝表示吨铝氟化铝消耗量，单位kg；
w(Li2O)氧化铝、w(Na2O)氧化铝、w(K2O)氧化铝、w(CaO)氧化铝、w(MgO)氧化铝分别表示氧化铝中Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO的质量分数。
2.根据权利要求1所述的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，其特征在于，所述电解质中LiF的质量分数不超过10％。
3.根据权利要求1所述的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，其特征在于，所述电解质中MgF2的质量分数不超过4％。
4.根据权利要求1所述的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，其特征在于，所述电解质中CaF2的质量分数＜7％。
5.根据权利要求1所述的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，其特征在于，所述电解中电解质的过热度控制在3～20℃。
6.根据权利要求1所述的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，其特征在于，所述电解中电解质的过热度控制在5～15℃。
7.根据权利要求1所述的一种采用富钾氧化铝的低炭渣量和高电流效率的铝电解方法，其特征在于，所述电解中所用的阴极材料包括石墨质阴极材料和石墨化阴极材料的一种，所述石墨质阴极材料中含有质量分数不低于30%的人造石墨。
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