專利名稱：一種無陽極效應(yīng)的鋁電解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種無陽極效應(yīng)的鋁電解方法，涉及一種采用氧化鋁為原料電解生產(chǎn)鋁的 方法。
背景技術(shù)：
目前，采用氧化鋁為原料電解生產(chǎn)鋁的過程，通常會發(fā)生陽極效應(yīng)，在陽
極效應(yīng)發(fā)生時，會產(chǎn)生大量的碳氟化合物，即CF4和C2F6。而CF4的增溫效應(yīng)是 C02的6500倍，C2F6的增溫效應(yīng)是C02的9200倍。當(dāng)陽極效應(yīng)系數(shù)為0. 35次/槽. 日，效應(yīng)電壓40V ，效應(yīng)持續(xù)時間5min時，噸鋁就多排放1. 8tC02 —eq和多耗 能120kW.h (無效應(yīng)時，電解過程排放1. 54tC02 —eq )。同時，陽極效應(yīng)還破 壞電解槽平衡、降低了電流效率，增加了電解質(zhì)的消耗。但是由于人們通常認(rèn) 為陽極效應(yīng)具有熔化爐底沉淀、分離碳渣、清理陽極底掌的作用，實(shí)際生產(chǎn)上 操作上， 一般人為會維持一定的陽極效應(yīng)系數(shù)和陽極效應(yīng)電壓，認(rèn)為這樣會使 鋁電解槽處于高效率狀態(tài)下運(yùn)行。目前鋁電解過程采用的電解質(zhì)的組成為LiF 2%-3%， CaF24-5%， MgF2 3%_5%， A1203 1%-4%，其余為Na3AlF^P A1F3，電解質(zhì)分 子比為2. 1-2.5，其電解溫度范圍為945'C-955°C。由于工藝上維持一定的陽極 效應(yīng)系數(shù)和陽極效應(yīng)電壓，造成了電解能耗高、廢氣排放量大等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效減少電 解能耗和廢氣排放量，在所控制氧化鋁重量濃度范圍內(nèi)，電解槽既不發(fā)生陽極 效應(yīng)，又不產(chǎn)生沉淀，電解槽能高效運(yùn)行的無陽極效應(yīng)鋁電解方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種無陽極效應(yīng)的鋁電解方法，其特征在于在電解生產(chǎn)過程中，向電解質(zhì) 中加入氟化鋰、氟化鉀、鋰冰晶石、鉀冰晶石中的一種或它們的混和物，物加 入量占電解質(zhì)重量的0. 5%-18%;保持電解質(zhì)分子比2. 1-2. 8，過熱度5-25。C; 從向電解槽中加入氧化鋁，保持電解質(zhì)中氧化鋁的重量濃度為1.5%-2.5%;電解 槽每個下料點(diǎn)的一次下料量小于2. 5kg。
本發(fā)明的方法，改變了傳統(tǒng)鋁電解觀念，在電解過程中有效避免陽極效應(yīng)發(fā)生，減少了電解過程中大量的碳氟化合物產(chǎn)生，同時避免了陽極效應(yīng)破壞電 解槽平衡、降低電流效率，增加了電解質(zhì)消耗的的問題。使電解槽既不發(fā)生陽 極效應(yīng)，又能保持電解槽高效運(yùn)行。
具體實(shí)施例方式
一種無陽極效應(yīng)的鋁電解方法，在電解過程中，采取以下措施-
1、 向電解質(zhì)中加入一定量的氟化鋰、氟化鉀、鋰冰晶石、鉀冰晶石的一種
或它們的混和物，保持電解質(zhì)分子比2. 1-2.8，過熱度5-25。C;
2、 從每個下料點(diǎn)向電解槽中加入一定量的氧化鋁，保持電解質(zhì)中氧化鋁濃 度在1.5%-2. 5%的范圍內(nèi);
3、 控制氧化鋁濃度在1.5-2.5%范圍，避免因氧化鋁濃度偏低，引發(fā)的陽極 效應(yīng)。
4、 氟化鋰、氟化鉀、鋰冰晶石、鉀冰晶石的一種或其混和物加入量占電解 質(zhì)重量的0. 5%-18%。
5、 在模糊控制或精確控制下，通過調(diào)整控制參數(shù)，保持電解質(zhì)中的氧化鋁 濃度1. 5%_2. 5%，電解槽每個下料點(diǎn)的一次下料量小于2. 5kg時。
電解槽運(yùn)行過程中無氧化鋁沉淀，電解質(zhì)中炭含量不積累，不發(fā)生陽極效 應(yīng)。在保證上述條件下，電解槽可以在無陽極效應(yīng)情況下長期運(yùn)行運(yùn)行。 實(shí)施例1
電解槽容量150kA，實(shí)施低效應(yīng)生產(chǎn)之前，效應(yīng)系數(shù)0.3次/槽.日，效應(yīng)均 攤壓降25mV。實(shí)施低無效應(yīng)生產(chǎn)的具體實(shí)施步驟為
l調(diào)整電解槽工藝條件，保持在分子比2.6-2.8，其它為堿金屬氟化物或堿 土金屬氟化物的一種或多種混和物為CaF23-5%wt， MgF22-4%wt， LiFO. 7-1. 5%wt， A12031. 5-2. 5%wt，電解溫度960-97(TC,過熱度5-15°C，陽極電流密度0. 75A/cm2， 的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
2在保持1的工藝條件下，使電解槽為4個下料點(diǎn)，每個下料點(diǎn)每次下料量 為1.2kg。
3固定氧化鋁質(zhì)良好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)商，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備和 原料質(zhì)量穩(wěn)定。
通過以上工作，在考核期365天內(nèi)，電解生產(chǎn)沒有陽極效應(yīng)的發(fā)生，槽電 壓降低20mV，電流效率提高0. 5%，實(shí)現(xiàn)了電解槽無PFCs排放的高效低耗生產(chǎn)。實(shí)施例2
電解槽容量200kA，實(shí)施低效應(yīng)生產(chǎn)之前，效應(yīng)系數(shù)0.4次/槽.日，效應(yīng)均 攤壓降35mV。實(shí)施低無效應(yīng)生產(chǎn)的具體實(shí)施步驟為-
1調(diào)整電解槽工藝條件，保持在分子比2. 1-2. 3，其它為堿金屬氟化物或堿 土金屬氟化物的一種或多種混和物為CaF23-5%wt， MgF2l-2%wt， LiFO. 3-0. 6%wt， A12031. 5-2. 5%wt，電解溫度940-950°C，過熱度5-15°C，陽極電流密度0. 8A/cm2， 的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
2在保持1的工藝條件下，使電解槽為4個下料點(diǎn)，每個下料點(diǎn)每次下料量 為l,8kg。
3固定氧化鋁質(zhì)良好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)商，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備 和原料質(zhì)量穩(wěn)定。
通過以上工作，在考核期500天內(nèi)，電解生產(chǎn)沒有陽極效應(yīng)的發(fā)生，槽電 壓降低35mV，電流效率提高0.5%，實(shí)現(xiàn)了電解槽無PFCs排放的高效低耗生產(chǎn)。 實(shí)施例3
電解槽容量280kA，實(shí)施低效應(yīng)生產(chǎn)之前，效應(yīng)系數(shù)0. 35次/槽.日，效應(yīng) 均攤壓降32mV。實(shí)施低無效應(yīng)生產(chǎn)的具體實(shí)施步驟為
l調(diào)整電解槽工藝條件，保持在分子比2.3-2.5,其它為堿金屬氟化物或堿 土金屬氟化物的一種或多種混和物為CaF23-4%wt， MgF2l-2%wt， LiFO. 8-1. 6%wt， A12031. 5-2. 5%wt，電解溫度940-950°C，過熱度5-15°C,陽極電流密度0. 7A/cm2， 的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
2在保持1的工藝條件下，使電解槽為6個下料點(diǎn)，每個下料點(diǎn)每次下料量 為2. Okg。
3固定氧化鋁質(zhì)良好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)商，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備和 原料質(zhì)量穩(wěn)定。
通過以上工作，在考核期10個月內(nèi)，電解生產(chǎn)沒有陽極效應(yīng)的發(fā)生，槽電 壓降低32mV，電流效率提高0.8%，實(shí)現(xiàn)了電解槽無PFCs排放的高效低耗生產(chǎn)。 實(shí)施例4
電解槽容量350kA，實(shí)施低效應(yīng)生產(chǎn)之前，效應(yīng)系數(shù)0.3次/槽.日，效應(yīng)均 攤壓降29mV。實(shí)施低無效應(yīng)生產(chǎn)的具體實(shí)施步驟為
l調(diào)整電解槽工藝條件，保持在分子比2.2-2.4，其它為堿金屬氟化物或堿土金屬氟化物的一種或多種混和物為CaF23-596wt， MgF2l-2%wt， LiFO. 3-0. 5%wt， A1A1. 5-2. 5%wt，電解溫度940-9501C ，過熱度5-15X:,陽極電流密度0. 65A/cm2， 的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
2在保持1的工藝條件下，使電解槽為6個下料點(diǎn)，每個下料點(diǎn)每次下料量 為2. 5kg。
3固定氧化鋁質(zhì)良好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)商，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備和 原料質(zhì)量穩(wěn)定。
通過以上工作，在考核期兩年內(nèi)，電解生產(chǎn)沒有陽極效應(yīng)的發(fā)生，槽電壓 降低29mV,電流效率提高0.59b，實(shí)現(xiàn)了電解槽無PFCs排放的高效低耗生產(chǎn)。 實(shí)施例5
電解槽容量160kA，實(shí)施低效應(yīng)生產(chǎn)之前，效應(yīng)系數(shù)0. 35次/槽.日，效應(yīng) 均攤壓降32mV。實(shí)施低無效應(yīng)生產(chǎn)的具體實(shí)施步驟為
1調(diào)整電解槽工藝條件，保持在分子比2.1-2. 2,其它為堿金屬氟化物或堿 土金屬氟化物的一種或多種混和物為CaF23-4%wt, MgF2l-2%wt, LiFl. 8-2. 6%wt， A120:,1. 5-2. 5%wt，電解溫度920-940"C，過熱度10-25"C，陽極電流密度0.8A/cm2， 的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
2在保持1的工藝條件下，使電解槽為4個下料點(diǎn)，每個下料點(diǎn)每次下料量 為0.8kg。
3固定氧化鋁質(zhì)良好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)商，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備和 原料質(zhì)量穩(wěn)定。
通過以上工作，在考核期1年內(nèi)，電解生產(chǎn)沒有陽極效應(yīng)的發(fā)生，槽電壓 降低32mV，電流效率提高0. 3%,實(shí)現(xiàn)了電解槽無PFCs排放的高效低耗生產(chǎn)。 實(shí)施例6
電解槽容量80kA，實(shí)施低效應(yīng)生產(chǎn)之前，效應(yīng)系數(shù)0.4次/槽.日，效應(yīng)均 攤壓降40mV。實(shí)施低無效應(yīng)生產(chǎn)的具體實(shí)施步驟為
1調(diào)整電解槽工藝條件，保持在分子比2.1-2. 2，其它為堿金屬氟化物或堿 土金屬氟化物的一種或多種混和物為CaF23-49bwt, MgF2l-2%wt， LiFl. 8-2. 696wt， A1A1. 5-2. 5%wt，電解溫度920-940"，過熱度10-25匸，陽極電流密度0.95A/cm2， 的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
2在保持1的工藝條件下，使電解槽為2個下料點(diǎn)，每個下料點(diǎn)每次下料量為0. 8kg。
3固定氧化鋁質(zhì)良好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)商，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證設(shè)備和 原料質(zhì)量穩(wěn)定。
通過以上工作，在考核期1年內(nèi)，電解生產(chǎn)沒有陽極效應(yīng)的發(fā)生，槽電壓 降低40mV,電流效率提高0.3%，實(shí)現(xiàn)了電解槽無PFCs排放的高效低耗生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種無陽極效應(yīng)的鋁電解方法，其特征在于在電解生產(chǎn)過程中，向電解質(zhì)中加入氟化鋰、氟化鉀、鋰冰晶石、鉀冰晶石中的一種或它們的混和物，物加入量占電解質(zhì)重量的0.5％-18％；保持電解質(zhì)分子比2.1-2.8，過熱度5-25℃；從向電解槽中加入氧化鋁，保持電解質(zhì)中氧化鋁的重量濃度為1.5％-2.5％；電解槽每個下料點(diǎn)的一次下料量小于2.5kg時。
全文摘要
一種無陽極效應(yīng)的鋁電解方法，涉及一種采用氧化鋁為原料電解生產(chǎn)鋁的方法。其特征在于在電解生產(chǎn)過程中，向電解質(zhì)中加入氟化鋰、氟化鉀、鋰冰晶石、鉀冰晶石中的一種或它們的混合物，物加入量占電解質(zhì)重量的0.5％-18％；保持電解質(zhì)分子比2.1-2.8，過熱度5-25℃；從向電解槽中加入氧化鋁，保持電解質(zhì)中氧化鋁的重量濃度為1.5％-2.5％；電解槽每個下料點(diǎn)的一次下料量小于2.5kg時。本發(fā)明的方法，改變了傳統(tǒng)鋁電解觀念，在電解過程中有效避免陽極效應(yīng)發(fā)生，減少了電解過程中大量的碳氟化合物產(chǎn)生，同時避免了陽極效應(yīng)破壞電解槽平衡、降低電流效率，增加了電解質(zhì)消耗的問題。使電解槽既不發(fā)生陽極效應(yīng)，又能保持電解槽高效運(yùn)行。
文檔編號C25C3/18GK101418454SQ20081022687
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者冷正旭, 史志榮, 張保偉, 李旺興, 柴登鵬, 王鑫健, 趙慶云, 邱世麟 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司