CN1332069C - 用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝电解法生产方法领域，具体说是涉及一种用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法，克服了现有生产纯度高的铝的不足，采用本发明是采用冰晶石——氧化铝熔盐电解法直接生产出铝含量为99.93%以上纯度高的铝的一种方法，该方法所用设备为铝电解槽，原料为三氧化二铝，熔盐为冰晶石和氧化铝，该方法是直流电通过铝电解槽的阴阳两极，在阳极上析出含有杂质的阳极气体，并进入烟气净化系统排除，在阴极上生产出所需的纯度高的铝，目前该方法在国内、国外未见报道，该方法已在我工业铝电解槽上使用，铝的纯度已达到99.95%以上。

Description

用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法

一、技术领域：

本发明属于铝电解法生产方法领域，具体说是涉及一种用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法。

二、背景技术：

国外生产纯度高的铝的方法有三层液电解法和偏析法；国内生产纯度高的铝的方法只有三层液电解法，所用设备为三层液电解槽，阴极在电解槽上部为纯度高的铝层，中间层为氟化物和氯化物的熔盐，阳极在电解槽下部为铝铜(40％)合金层，三层液电解法是用金属铝做原料，经过二次电解制取纯度高的铝，消耗电能大，吨铝电耗为16000度左右，成本高；偏析法也是用金属铝做原料，是利用杂质元素在固体铝和液体铝的溶解度不同，在铝熔体冷凝时产生偏析而得到纯度高的铝，耗电小，吨铝电耗为600度左右，但原料消耗高，使30％的铝将成为高杂质含量的铝。三层液电解法是将金属铝通过加料口加入到铝铜合金中，经过电解生产出的纯度高的铝上浮到纯度高的铝阴极层，电解出一定量的纯度高的铝后用出铝包吸出，进行铸锭，经过一定时间的电解，铝铜中间合金中杂质元素富集，需要定期更换铝铜合金，氟化铝与氯化钡的熔盐需在母槽电解(纯度高的炼)后再加入纯度高的铝电解槽；偏析法采用的原料也是一次电解法生产出的金属铝，再经过偏析炉生产出纯度高的铝。本发明采用二层液电解槽，阴极在电解槽下部为纯度高的铝层，上部为冰晶石——氧化铝熔盐层，阳极为炭素制品，本发明采用的原料为氧化铝，经过一次电解生产出纯度高的铝，吨铝电耗14000度左右，三种生产纯度高的铝的方法相比，本发明效果最佳。

三、发明内容：

本发明是采用直流电通过电解槽阴阳两极，用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法，以克服上述的不足。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法，其特点在于：用铝电解槽生产出的高纯度的铝用专用出铝包从铝电解槽中吸取，然后倒入专用熔炼炉进行铸锭，具体方法如下：

(1)在一个电解烟气净化系统中，选出系统中25％的铝电解槽做为生产纯度高的铝的铝电解槽，因为该电解槽选择过多将影响烟气的净化效果；

(2)该电解槽在电解过程中蒸发杂质元素，随电解烟气进入烟气净化系统；净化回收的含有杂质的载氟氧化铝不能进入该电解槽；

(3)该电解槽所用原料为氧化铝，其纯度不小于98.8％，所用阳极为不加残极的炭阳极，其灰份不大于0.35％；

(4)该电解槽所用的电解质熔体为净化过的电解质熔体，该熔体由其它铝电解槽即母槽提供；

(5)该电解槽更换阳极时，更换出的残极即旧阳极上面的氧化铝结壳和阳极四周的氧化铝结壳不能用于该电解槽，更换后的新阳极和四周的氧化铝壳面用纯度为98.8％以上的氧化铝覆盖；

(6)该电解槽的电解温度940-960℃、熔盐水平18-22cm、铝液水平18-22cm、电解质分子比2.2-2.8、槽工作电压4.1-4.4V；

采用本发明冰晶石——氧化铝熔盐电解法直接生产出铝含量为99.93％以上纯度高的铝的一种方法，该方法所用设备为铝电解槽，原料为三氧化二铝，熔盐为冰晶石和氧化铝，该方法是直流电通过电解槽的阴阳两极，在阳极上析出含有杂质的阳极气体，并进入烟气净化系统排除；在阴极上生产出所需的纯度高的铝。目前该方法在国内、国外未见报道。该方法已在我工业电解槽上使用，铝的纯度已达到99.95％以上，本方法是用氧化铝做原料，经过一次电解生产出纯度高的铝，能耗和成本远远低于其它方法。

四、附图说明：

图1是已有技术三层液电解法生产纯度高的铝的生产方法结构示意图；

图2是本发明冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的生产方法结构示意图。

五、具体实施方式：

实施例：

本发明如图2所示，一种用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法，其特点在于：用铝电解槽生产出的高纯度的铝用专用出铝包从铝电解槽中吸取，然后倒入专用熔炼炉进行铸锭，具体方法如下：

(1)在一个电解烟气净化系统中，选出系统中25％的铝电解槽做为生产纯度高的铝的铝电解槽，因为该电解槽选择过多将影响烟气的净化效果；

(2)该电解槽在电解过程中蒸发杂质元素，随电解烟气进入烟气净化系统；净化回收的含有杂质的载氟氧化铝不能进入该电解槽；

(3)该电解槽所用原料为氧化铝，其纯度不小于98.8％，所用阳极为不加残极的炭阳极，其灰份不大于0.35％；

(4)该电解槽所用的电解质熔体为净化过的电解质熔体，该熔体由其它铝电解槽即母槽提供；

(5)该电解槽更换阳极时，更换出的残极即旧阳极上面的氧化铝结壳和阳极四周的氧化铝结壳不能用于该电解槽，更换后的新阳极和四周的氧化铝壳面用纯度为98.8％以上的氧化铝覆盖；

(6)该电解槽的电解温度940-960℃、熔盐水平18-22cm、铝液水平18-22cm、电解质分子比2.2-2.8、槽工作电压4.1-4.4V；

冰晶石——氧化铝熔盐电解法的阳极为灰份不大于0.35％炭素阳极，所用原料为纯度98.8％的氧化铝，直接从电解槽上部加到冰晶石——氧化铝熔体中(该溶体先在母槽中纯度高的炼)，经过电解生产出的纯度高的铝沉集到纯度高的铝阴极层中。

例如：一个烟气净化系统带100台60KA的铝电解槽，选择25台电解槽做为生产纯度高的铝的电解槽，简称纯度高的铝槽。这25台纯度高的铝槽产生的烟气和蒸发的杂质全部进入烟气净化系统，净化系统中的载氟氧化铝由其它75台槽使用，这25台纯度高的铝槽全部用纯度为98.8％以上的氧化铝和灰份小于0.3％的炭阳极，使用的冰晶石——氧化铝熔体由其它75台电解槽经过纯度高的炼后提供，给纯度高的铝槽更换阳极时，换出的炭阳极上面和四周的氧化铝结壳，全部供给其它75台电解槽使用，新换的阳极用纯度不低于98.80％的氧化铝进行保温覆盖。这25台槽的技术条件按槽工作电压4.1-4.5V、电解温度940-960℃、分子比2.2-2.8、熔盐水平18-22cm、铝液水平18-22cm保持，生产出的纯度高的铝用专用的出铝包(内衬为氧化铝含量90％左右的浇注料或耐火砖)和专用熔炉(内衬为氧化铝含量90％左右的浇注料或耐火砖)进行氮气或氯气处理15分，然后进入铸锭，全年可生产纯度高的铝4000吨左右。

Claims (1)

1、一种用冰晶石——氧化铝熔盐电解法生产纯度高的铝的方法，其特征在于：具体方法如下：

(1)在一个电解烟气净化系统中，选出系统中25％的铝电解槽做为生产纯度高的铝的铝电解槽，因为该电解槽选择过多将影响烟气的净化效果；

(2)该电解槽在电解过程中蒸发杂质元素，随电解烟气进入烟气净化系统；净化回收的含有杂质的载氟氧化铝不能进入该电解槽；

(3)该电解槽所用原料为氧化铝，其纯度不小于98.8％，所用阳极为不加残极的炭阳极，其灰份不大于0.35％；

(4)该电解槽所用的电解质熔体为净化过的电解质熔体，  该熔体由其它铝电解槽即母槽提供；

(5)该电解槽更换阳极时，更换出的残极即旧阳极上面的氧化铝结壳和阳极四周的氧化铝结壳不能用于该电解槽，更换后的新阳极和四周的氧化铝壳面用纯度为98.8％以上的氧化铝覆盖；

(6)该电解槽的电解温度940-960℃、熔盐水平18-22cm、铝液水平18-22cm、电解质分子比2.2-2.8、槽工作电压4.1-4.4V，

(7)利用内衬为氧化铝含量90％左右的浇注料或耐火砖制成的出铝包，吸取生产出来的铝，然后倒入内衬为氧化铝含量90％左右的浇注料或耐火砖制成的熔炉中，用氮气或氯气吹炼15分钟，进行铝铸锭。