稀释式铝电解生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种电解质稀释式铝电解生产方法，监测电解槽内电解质熔液中的氟化锂和氟化钾的质量含量；当熔液中氟化锂的质量含量大于6%或氟化钾的含量大于2%时，进行熔液稀释：将真空铸造容器的铸铁管伸入电解槽的电解质熔液，启动真空泵，将电解槽内的熔液抽入真空铸造容器，关闭真空泵，向电解槽内加入氧化铝粉和低锂钾面壳块，使液位恢复原位；氟化锂的质量含量大于5%或者氟化钾的质量含量大于1.7%时，启动真空泵抽取电解质熔液并加氧化铝粉和低锂钾面壳块，直到电解槽内的氟化锂的质量含量小于等于5%且氟化钾含量小于等于1.7%时。本发明解决了复杂电解质体系带来的问题，吨铝能耗下降35度，阳极效应系数大幅减小，环保效益显著。
【专利说明】
稀释式铝电解生产方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种铝电解生产工艺。
【背景技术】
[0002]电解法炼铝就是冰晶石一氧化铝融盐电解法，它是以冰晶石作为溶剂(位于电解槽内)，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽内，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体，这种方法就是电解法炼铝。向电解槽内通入直流电，一方面是利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态，并保持一定的电解温度;另一方面主要的也是要在两极实现电化学反应，也就是使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出，从而得到铝，氧离子则在阳极上放电与炭生成co2、co的混合气体。阴极处得到的铝液经过净化澄清，饶铸成招锭。
[0003]在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔融盐叫电解质。它主要是以冰晶石和氧化铝组成，另外还有一些氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等。其中冰晶石是作为熔剂，氧化铝作为熔质，氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等作为添加剂，以改善电解质的物理化学性质，有利于提高生产指标。面壳块是一种常见的冰晶石类原料。
[0004]在生产中的电解质熔液应保持适宜的粘度，电解质熔液的粘度是否适宜的标准是:电解质的流动性好，温度均匀，炭渣分离清楚，电解质干净，沸腾力强。
[0005]近年来国内铝土矿资源逐渐减少、铝土矿品位逐渐降低，长期使用此类低品位铝土矿产出的氧化铝后，电解槽内形成复杂电解质体系，电解质熔液流动性变差，氧化铝溶解性降低，出现氧化铝沉淀到池底的现象；阴极碳块位于电解槽的槽底部位，氧化铝沉淀到池底后形成槽底结壳现象，炉底压降增大，电流效率降低，能耗增加。复杂电解质体系形成后，电解槽出现难控制、阳极效应升高、低效率、炉底压降升高、高能耗、稳定性差等现象。
[0006]在我公司的实际生产过程中，电解槽内形成复杂电解质体系后，电解槽初晶温度降低到890 °C左右，生产槽温过低，造成电解质对氧化铝的溶解性能变差，槽底结壳引起炉底压降升高，电流效率降低，吨铝能耗加大。
[0007]目前，此类复杂电解质体系已先后在河南、山西等省的电解铝厂家出现，引起了业内人士高度关注。
[0008]针对复杂电解质体系，目前在行业内主要的对策有两种，一种是有专家认为在电解质内加入椰子壳，改善电解质成分的方法;第二种是在复杂电解质条件下进行低温生产的方法。这两种方法的效果有限，不能很好地解决复杂电解质体系带来的一系列问题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种适于复杂电解质体系的稀释式铝电解生产方法，能够保证安全作业和连续生产的前提下解决复杂电解质体系带来的一系列问题。
[0010]为实现上述目的，本发明的稀释式铝电解生产方法是:在电解槽内盛有电解质熔液，将氧化铝原料投入电解槽，在直流电的作用下经过电解反应在阴极得到铝液，本方法使用真空铸造容器进行熔液稀释，真空铸造容器连接有真空栗和铸铁管；
在生产过程中持续监测电解槽内电解质熔液中的氟化锂和氟化钾的质量含量；
当电解质恪液中氟化锂的质量含量大于6%或者电解质恪液中氟化钾的质量含量大于2%时，进行熔液稀释操作；
所述熔液稀释操作是:第一步骤是将真空铸造容器的铸铁管伸入电解槽的电解质熔液，第二步骤是启动真空栗，将电解槽内的电解质熔液抽入真空铸造容器，抽取量为电解槽内电解质熔液总体积量的四分之一至五分之一;第三步骤是关闭真空栗后，向电解槽内加入氧化铝粉和面壳块，氧化铝粉与面壳块的质量比为3:2，所述面壳块中氟化钾的质量含量小于等于1%，所述面壳块中氟化锂的质量含量小于等于1.5%;电解槽内的液位恢复至抽取电解质熔液前的原位后，停止加入氧化铝粉和面壳块；
检测电解槽内的氟化锂和氟化钾的质量含量，如果氟化锂的质量含量大于5%或者氟化钾的质量含量大于1.7%，返回上述第二步骤重新向下依次执行各操作，直到电解槽内的氟化锂的质量含量小于等于5%并且电解槽内的氟化钾的质量含量小于等于1.7%时，将真空铸造容器的铸铁管从电解槽中抽出，结束熔液稀释操作。
[0011 ]每次熔液稀释操作结束后，在抽出的电解质熔液冷却前将其从真空铸造容器中倒入丰旲具并冷却为尚锂■尚钟电解质块。
[0012]发明人经过长期监测、分析数据并进行创造性思考，通过试验验证，发现高锂高钾问题是解决复杂电解质体系带来的一系列问题的关键，从而得以突破现有技术中的常规处置方法。利用真空铸造容器进行电解质稀释，不需要停止生产(如果停止生产，更换电解槽内的电解质熔液后再重新开机，会带来几十万元的损失)，并且能够保证操作人员的安全(电解槽处温度很高，工作人员直接手动稀释电解质熔液会非常危险)，熔液稀释方便快捷。
[0013]利用本方法，将电解槽内电解质熔液中氟化锂的质量含量较为稳定地控制在4?6%，同时将电解槽内电解质熔液中氟化钾的质量含量较为稳定地控制在1.7 — 2%，实测表明能够将电解质的流动性控制在良好状态，电解槽初晶温度提高了 10摄氏度左右，能够将槽温稳定地控制在910-920 °C (保持15 — 20°C的过热度)，而不会随着生产连续不断地进行，在低品位铝土矿产出的氧化铝(含有较多的锂、钾成份)的影响下，发生电解槽初晶温度降低的现象。由于电解槽初晶温度不再降低至890°C左右，能够使槽温稳定地保持在910-920°C，因此使电解质对氧化铝的溶解性能与以往(初晶温度随着生产的连续进行下降至890°C左右)相比得到提高，防止出现氧化铝沉淀到池底的现象，避免槽底结壳和炉底压降升高，从而降低吨铝能耗。氟化锂和氟化钾的质量含量稳定地控制在上述范围内之后，电解质导电性能与以往相比得到提高，因而与以往相比提高了电流效率，进一步降低了吨铝能耗。经试验，采用本发明后，吨铝电耗下降35度，经济效益十分可观。同时采用本方法后，阳极效应系数由以往的0.22减低到0.16，环保效益显著。将抽出的电解质熔液制备为高锂高钾电解质块，可以在需要高锂高钾电解质的工业场合重新利用，从而提高原料的利用率，节约成本。
【附图说明】
[0014]图1是本发明熔液稀释操作的流程图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，本发明提供了一种稀释式铝电解生产方法，在电解槽内盛有电解质熔液，将氧化铝原料投入电解槽，在直流电的作用下经过电解反应在阴极得到铝液，
本方法使用真空铸造容器进行熔液稀释，真空铸造容器连接有真空栗和铸铁管；
在生产过程中持续监测电解槽内电解质熔液中的氟化锂和氟化钾的质量含量；
当电解质恪液中氟化锂的质量含量大于6%或者电解质恪液中氟化钾的质量含量大于2%时，进行熔液稀释操作；
所述熔液稀释操作是:第一步骤是将真空铸造容器的铸铁管伸入电解槽的电解质熔液，第二步骤是启动真空栗，将电解槽内的电解质熔液抽入真空铸造容器，抽取量为电解槽内电解质熔液总体积量的四分之一至五分之一;第三步骤是关闭真空栗后，向电解槽内加入氧化铝粉和面壳块，氧化铝粉与面壳块的质量比为3:2。面壳块为本领域冰晶石类常规原料，本发明中采用(选购)锂钾含量均较低的面壳块，所述面壳块中氟化钾的质量含量小于等于1%，所述面壳块中氟化锂的质量含量小于等于1.5%;电解槽内的液位恢复至抽取电解质熔液前的原位后，停止加入上述配比的氧化铝粉和面壳块;面壳块在电解槽内熔化后形成电解质熔液。
[0016]检测电解槽内的氟化锂和氟化钾的质量含量，如果氟化锂的质量含量大于5%或者氟化钾的质量含量大于1.7%时，返回上述第二步骤重新向下依次执行各操作，直到电解槽内的氟化锂的质量含量小于等于5%并且电解槽内的氟化钾的质量含量小于等于1.7%时，将真空铸造容器的铸铁管从电解槽中抽出，结束熔液稀释操作。
[0017]每次熔液稀释操作结束后，在抽出的电解质熔液冷却前将其从真空铸造容器中倒入丰旲具并冷却为尚锂■尚钟电解质块。
[0018]利用真空铸造容器进行电解质稀释，不需要停止生产(如果停止生产，稀释电解槽内的电解质熔液后再重新开机，会带来几十万元的损失)，并且能够保证操作人员的安全(电解槽处温度很高，工作人员直接手动稀释电解质熔液会非常危险)，熔液稀释方便快捷。
[0019]利用本方法，将电解槽内电解质熔液中氟化锂的质量含量较为稳定地控制在4?6%，同时将电解槽内电解质熔液中氟化钾的质量含量较为稳定地控制在1.7 — 2%，实测表明能够将电解质的流动性控制在良好状态，电解槽初晶温度提高了 10摄氏度左右，能够将槽温稳定地控制在910-920 °C (保持15 — 20°C的过热度)，而不会随着生产连续不断地进行，在低品位铝土矿产出的氧化铝的影响下，发生电解槽初晶温度降低的现象。由于电解槽初晶温度不再降低至890°C左右，能够使槽温稳定地保持在910-920°C，因此使电解质对氧化铝的溶解性能与以往(初晶温度随着生产的连续进行下降至890°C左右)相比得到提高，防止出现氧化铝沉淀到池底的现象，避免槽底结壳和炉底压降升高，从而降低吨铝能耗。氟化锂和氟化钾的质量含量稳定地控制在上述范围内之后，电解质导电性能与以往相比得到提高，因而与以往相比提高了电流效率，进一步降低了吨铝能耗。经试验，采用本发明后，吨铝能耗下降35度。同时采用本方法后，阳极效应系数由以往的0.22减低到0.16，环保效益显著。
[0020]以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.稀释式铝电解生产方法，在电解槽内盛有电解质熔液，将氧化铝原料投入电解槽，在直流电的作用下经过电解反应在阴极得到铝液，其特征在于:本方法使用真空铸造容器进行熔液稀释，真空铸造容器连接有真空栗和铸铁管； 在生产过程中持续监测电解槽内电解质熔液中的氟化锂和氟化钾的质量含量； 当电解质恪液中氟化锂的质量含量大于6%或者电解质恪液中氟化钾的质量含量大于2%时，进行熔液稀释操作； 所述熔液稀释操作是:第一步骤是将真空铸造容器的铸铁管伸入电解槽的电解质熔液，第二步骤是启动真空栗，将电解槽内的电解质熔液抽入真空铸造容器，抽取量为电解槽内电解质熔液总体积量的四分之一至五分之一;第三步骤是关闭真空栗后，向电解槽内加入氧化铝粉和面壳块，氧化铝粉与面壳块的质量比为3:2，所述面壳块中氟化钾的质量含量小于等于1%，所述面壳块中氟化锂的质量含量小于等于1.5%;电解槽内的液位恢复至抽取电解质熔液前的原位后，停止加入氧化铝粉和面壳块； 检测电解槽内的氟化锂和氟化钾的质量含量，如果氟化锂的质量含量大于5%或者氟化钾的质量含量大于1.7%，返回上述第二步骤重新向下依次执行各操作，直到电解槽内的氟化锂的质量含量小于等于5%并且电解槽内的氟化钾的质量含量小于等于1.7%时，将真空铸造容器的铸铁管从电解槽中抽出，结束熔液稀释操作。2.根据权利要求1所述的稀释式铝电解生产方法，其特征在于:每次熔液稀释操作结束后，在抽出的电解质熔液冷却前将其从真空铸造容器中倒入模具并冷却为高锂高钾电解质块。
【文档编号】C25C3/06GK105862077SQ201610336890
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】胡冠奇, 刘炎森, 郭超迎, 王宏伟
【申请人】河南永登铝业有限公司阳城分公司