CN1673417A - 一种低温生产铝的方法及其装置 - Google Patents

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CN1673417A CN 200510011142 CN200510011142A CN1673417A CN 1673417 A CN1673417 A CN 1673417A CN 200510011142 CN200510011142 CN 200510011142 CN 200510011142 A CN200510011142 A CN 200510011142A CN 1673417 A CN1673417 A CN 1673417A
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Abstract

一种低温生产铝的方法及其装置，属于有色金属材料领域，特别涉及在导流型铝电解槽中低温生产铝的方法。其特征在于在850℃～920℃范围内低温铝电解使用的电解质为钠冰晶石(六氟合铝三酸钠)熔盐体系，用氧化铝为原料。电解过程低温生产铝的专用导流型铝电解槽装置中进行，该装置是由阴极涂层(1)、阴极炭块(2)、阳极(3)、铝液(4)、电解质(5)、汇铝槽(6)、电解槽侧壁(7)构成。本发明方法在导流型铝电解槽中采用低熔点电解质弥补了由于导流型铝电解槽极距减小和槽电压降低所带来的电解质发热不足的负面影响。本发明方法在本导流型铝电解槽专用装置中可以实现高电流效率、低能耗和低成本的目标。

Description

一种低温生产铝的方法及其装置
技术领域
本发明属于有色金属材料领域，特别涉及一种在导流型铝电解槽中低温生产铝的方法。
背景技术
铝是用钠冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产的，铝电解生产需要大量的电能，电能消耗在铝电解生产成本中约占30％。目前工业铝电解槽极距较大，一般为4～5cm，在电解质部分电压分配约35％，大约为1.4V，如果降低铝电解槽极距到2～2.5cm，在电解质部分电压降大约为0.7V，吨铝节电约2000kWh。澳大利亚Comalco铝业公司的导流型TiB2/C阴极电解槽，铝电解槽极距可以降低到2～2.5cm(G D Brown，G J Hardie，R W Shaw，et al.TiB2 coated Aluminum ReductionCells：Status and Future Direction of Coated Cell in Comalco.Aluminum SmeltingConference.Queestown，New Zealand，Nov.26 1998：529～538)。然而导流型TiB2/C阴极电解槽极距降低，电解质电阻发热量减少，如果仍然使用原来高熔点电解质就会使电解槽不能正常工作。为此电解槽要使用低熔点钠冰晶石-氧化铝电解质，实现低温铝电解并在导流型铝电解槽上实施，是铝电解工业节能降耗的重要途径。
发明内容
本发明的目的是针对在导流型铝电解槽中铝电解过程由于电解质电阻发热量减少使电解槽不能正常工作的问题，提出在导流型铝电解槽中低温生产铝的方法，并提供一种实现该方法的专用导流型铝电解槽装置。
一种低温生产铝的方法，其特征在于在850℃～920℃范围内低温铝电解使用的电解质为钠冰晶石(六氟合铝三酸钠)熔盐体系，其中钠冰晶石重量百分比含量为70～90％，氟化铝重量百分比含量为10～25％，氟化锂重量百分比含量为0～5％。用重量百分比浓度为96～98％钠冰晶石体系熔盐加上重量百分比浓度为2～4％氧化铝构成的电解质熔点低，能满足工业铝电解要求，槽电压3.5～4.0V，电流效率94～96％，直流电耗11000kWh/t铝～12500kWh/t铝。
一种低温生产铝的专用导流型铝电解槽装置，其特征在于该装置是由阴极涂层1、阴极炭块2、阳极3、铝液4、电解质5、汇铝槽6、电解槽侧壁7构成。电解质在电解槽侧壁、阴极涂层和阳极之间，直流电由阳极3进入，通过电解质5从阴极涂层1经阴极炭块2流出；阴极涂层1上析出铝液进入汇铝槽6。
阴极涂层1所用材料为TiB2、C粉和MoSi2复合材料，MoSi2重量百分比含量为2～5％，C粉重量百分比含量为35～50％，TiB2重量百分比含量为45～63％，用振动成型方法制作，阴极坡度在10～20°范围内。阳极3用普通工业用预焙炭素材料做阳极，底部斜面与所对阴极平行，坡度相同，电解槽极距2～2.5cm。电解槽侧壁材料和汇铝槽材料使用氮化硅结合碳化硅材料。
本发明方法的特点：
本发明方法在导流型铝电解槽中采用低熔点电解质弥补了由于导流型铝电解槽极距减小和槽电压降低所带来的电解质发热不足的负面影响，可以实现高电流效率、低能耗和低成本的目标。
附图说明
图1为低温生产铝所用的专用导流型铝电解槽装置结构示意图。
具体实施方式
实施例一，铝电解槽电流强度为160kA，阴极涂层所用材料为TiB2、C粉和MoSi2复合材料，MoSi2重量百分比含量为2％，C粉重量百分比含量为35％，TiB2重量百分比含量为63％，用振动成型方法制作，阴极坡度为10°。阳极为预焙炭素材料阳极，底部斜面与所对阴极平行，坡度相同，电解槽极距2.5cm。电解槽侧壁材料和汇铝槽材料都使用氮化硅结合碳化硅材料。电解中使用的电解质为钠冰晶石熔盐体系，其中钠冰晶石重量百分比含量为85％，氟化铝重量百分比含量为12％，氟化锂重量百分比含量为3％。用重量百分比浓度为98％钠冰晶石体系熔盐加上重量百分比浓度为2％氧化铝构成电解质。电解温度为850℃，槽电压3.5V，电流效率94％，直流电耗为11094kWh/t铝。
实施例二，铝电解槽电流强度为280kA，阴极涂层所用材料为TiB2、C粉和MoSi2复合材料，MoSi2重量百分比含量为3％，C粉重量百分比含量为40％，TiB2重量百分比含量为57％，用振动成型方法制作，阴极坡度为15°。阳极所用材料为普通工业用预焙阳极，底部斜面与所对阴极平行，坡度相同，电解槽极距2cm。侧壁材料和汇铝槽材料都使用氮化硅结合碳化硅材料。电解中使用的电解质为钠冰晶石熔盐体系，其中钠冰晶石重量百分比含量为70％，氟化铝重量百分比含量为25％，氟化锂重量百分比含量为5％。用重量百分比浓度为97％钠冰晶石体系熔盐加上重量百分比浓度为3％氧化铝构成的电解质。电解温度为870℃，槽电压3.7V，电流效率95％，直流电耗为11605kWh/t铝。
实施例三，铝电解槽电流强度为320kA，阴极涂层所用材料为TiB2、C粉和MoSi2复合材料，MoSi2重量百分比含量为5％，C粉重量百分比含量为50％，TiB2重量百分比含量为45％，用振动成型方法制作，阴极坡度为20°。阳极所用材料为普通工业用预焙阳极，底部斜面与所对阴极平行，坡度相同，电解槽极距2.5cm。侧壁材料和汇铝槽材料都使用氮化硅结合碳化硅材料。电解中使用的电解质为钠冰晶石熔盐体系，其中钠冰晶石重量百分比含量为80％，氟化铝重量百分比含量为15％，氟化锂重量百分比含量为5％。用重量百分比浓度为96％钠冰晶石体系熔盐加上重量百分比浓度为4％氧化铝构成的电解质。电解温度为900℃，槽电压3.6V，电流效率95％，直流电耗为11292kWh/t铝。

Claims (5)

1.一种低温生产铝的方法及其装置，其特征在于在850℃～920℃范围内低温铝电解使用的电解质为钠冰晶石熔盐体系，其中钠冰晶石重量百分比含量为70～90％，氟化铝重量百分比含量为10～25％，氟化锂重量百分比含量为0～5％；用重量百分比浓度为96～98％钠冰晶石体系熔盐加上重量百分比浓度为2～4％氧化铝构成电解质。
2.一种低温生产铝的专用导流型铝电解槽装置，其特征在于该装置是由阴极涂层(1)、阴极炭块(2)、阳极(3)、铝液(4)、电解质(5)、汇铝槽(6)、电解槽侧壁(7)构成；电解质在电解槽侧壁、阴极涂层和阳极之间，直流电由阳极(3)进入，通过电解质(5)从阴极涂层(1)经阴极炭块(2)流出；阴极涂层(1)上析出铝液进入汇铝槽(6)。
3.如权利要求2所述的低温生产铝的专用导流型铝电解槽装置，其特征在于阴极涂层(1)所用材料为TiB2、C粉和MoSi2复合材料，MoSi2重量百分比含量为2～5％，C粉重量百分比含量为35～50％，TiB2重量百分比含量为45～63％，用振动成型方法制作，阴极坡度在10～20°范围内。
4.如权利要求2或3所述的低温生产铝的专用导流型铝电解槽装置，其特征在于阳极(3)用普通工业用预焙炭素材料做阳极，底部斜面与所对阴极平行，坡度相同，电解槽极距2～2.5cm。
5.如权利要求2或3或4所述的低温生产铝的专用导流型铝电解槽装置，其特征在于电解槽侧壁材料和汇铝槽材料使用氮化硅结合碳化硅材料。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102400175A (zh) * 2011-10-08 2012-04-04 高伟 铝电解槽阴极导电结构
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