專利名稱：一種大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)的制作方法
技術領域：
一種大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，涉及一種鋁電解用電解質(zhì)，特別是大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)。
背景技術：
我國鋁工業(yè)于上世紀九十年代中期在國家大型鋁工業(yè)試驗基地自主開發(fā)出280kA大型預焙陽極鋁電解槽(以下簡稱大型槽)，以后國內(nèi)相繼設計建成一系列280--350kA級大型槽的現(xiàn)代化鋁企業(yè)，但是隨著電解槽容量的不斷擴大或強化電流，電解槽單位安培的散熱面積即電比表面積逐漸減小，極間過剩熱量使槽側(cè)部不易形成爐幫和伸腿，易引起側(cè)部漏爐，同時增大槽內(nèi)的水平電流，導致電解槽的穩(wěn)定性變差。
自從Hall-Heroult法問世以來，工業(yè)鋁電解質(zhì)一直以冰晶石-氧化鋁為基本體系。受傳統(tǒng)160kA級中型鋁電解槽“四低一高”技術條件思想觀念的影響，目前我國大型槽普遍采用低溫、低分子比的電解質(zhì)，其分子比一般控制在2.0-2.4之間，電解質(zhì)中添加有CaF2、MgF2，其含量一般為CaF23.0％-6.0％、MgF21.0％-6.0％。實驗研究表明，低溫、低分子比電解質(zhì)雖有能降低電解質(zhì)的初晶溫度，顯著提高鋁電解的電流效率等優(yōu)點，但其缺點是降低電解質(zhì)熔體的電導率，降低氧化鋁的溶解度和溶解速度等，另外低分子比電解質(zhì)成分的穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性大大降低，易產(chǎn)生槽底沉淀，側(cè)部不結(jié)爐幫，反而不易使電解槽低溫、低分子比操作達到理想的電流效率。另外電解質(zhì)中的CaF2、MgF2添加劑雖然同樣能降低電解溫度，提高電流效率，但二者均會減少電解質(zhì)熔體的電導率。目前隨著電解槽容量的不斷擴大，大型槽電比表面積逐漸減小，低分子比電解質(zhì)及CaF2、MgF2添加劑在大型槽上的應用因其低的電導率更加導致了槽極間過剩熱量的增加，由此引發(fā)以上諸多問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種既可降低電解質(zhì)的初晶溫度，提高鋁電解的電流效率，又可提高大型槽所用低分子比電解質(zhì)的電導率，進而降低電解槽極間電解質(zhì)壓降，減少極間內(nèi)熱，減少槽內(nèi)總的發(fā)熱量，使大型槽穩(wěn)定運行，維持較好的熱平衡和較高的陽極電流密度，各項工藝指標與技術條件得到明顯改善的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)。
一種大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其重量百分比成分為AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％，余量為Na3AlF6，其中CaF2、MgF2為自然累積量。
本發(fā)明的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，該電解質(zhì)的初晶溫度為910℃-930℃，電導率為2.0-2.5/Ω.cm。
本發(fā)明的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，該電解質(zhì)的電解溫度為930℃-950℃。
本發(fā)明的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，該電解質(zhì)中鋰鹽的添加在電解槽的啟動后期短期內(nèi)達到控制范圍，以后可少加或緩加。
本發(fā)明的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其電導率的測定溫度基于在配制的每種電解質(zhì)初晶溫度的基礎上加10℃-20℃。
本發(fā)明的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，綜合了各種添加劑對鋁電解質(zhì)物理化學性質(zhì)的影響，在目前我國大型槽現(xiàn)行的電解質(zhì)成分基礎上，在實驗室配制含有一定鋰鹽的多種添加劑的復雜體系的電解質(zhì)，研究添加鋰鹽后大型槽現(xiàn)行電解質(zhì)的電導率、初晶溫度。
本發(fā)明的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其電導率的測定溫度基于在配制的每種電解質(zhì)初晶溫度的基礎上加10℃-20℃，此選定的測定溫度比較接近大型槽實際的工業(yè)電解質(zhì)溫度，而文獻上等發(fā)表的加有添加劑的電解質(zhì)電導率等的數(shù)據(jù)圖表都是在一定不變的溫度如1000℃下給出的，而且未見有針對實際的各種工業(yè)電解質(zhì)在其使用操作溫度下電導率等的有關數(shù)據(jù)。
實驗研究表明，在低分子比的電解質(zhì)中添加單一的一定量的鋰鹽即可降低大大電解質(zhì)的初晶溫度，滿足降低電解操作溫度的目的。但隨著相應電解溫度的降低，卻會逐漸抵消鋰鹽添加劑提高電解質(zhì)電導率的優(yōu)點，即添加鋰鹽后在較低的溫度下測定的電解質(zhì)電導率反而低于未添加鋰的在較高溫度下的測定值。所以從減少極間內(nèi)熱的角度考慮，為提高電解質(zhì)的電導率，電解質(zhì)的初晶溫度不能太低，即鋰鹽的添加量不以過大。經(jīng)實驗研究提出適用于大型槽的電解質(zhì)重量百分比成分為AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％(后兩者為自然累積量)，余量為Na3AlF6。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，能充分利用我國鋁土礦特有的含鋰資源的優(yōu)勢，在電解槽的啟動后期短期內(nèi)達到控制范圍后，以后可少加或緩加，隨國產(chǎn)氧化鋁中含有的少量的Li2O在槽內(nèi)轉(zhuǎn)化為LiF，即可保證電解質(zhì)中穩(wěn)定的鋰鹽含量。本發(fā)明使用單一的添加劑即可降低電解質(zhì)的初晶溫度，滿足降低電解操作溫度的目的，且在此操作溫度下電解質(zhì)的電導率較高，進而減少了槽極間內(nèi)熱，電解槽運行穩(wěn)定。
具體實施例方式
大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其電解質(zhì)重量百分比成分為AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％(后兩者為自然累積量)，余量為Na3AlF6；該電解質(zhì)的初晶溫度為910℃-930℃，電導率為2.0-2.5/Ω.cm，電解質(zhì)的電解溫度為930℃-950℃，且電解質(zhì)中鋰鹽的添加在電解槽的啟動后期短期內(nèi)達到控制范圍，以后可少加或緩加。
本發(fā)明適合于電流強度為180kA級以上大型預焙陽極鋁電解槽，采用此電解質(zhì)的大型槽有利于維持較好的熱平衡和保持較高的陽極電流密度，可強化電流10％-30％，平均電流效率提高1％-3％，槽工作電壓降低到3.90-4.10V，各項工藝指標與技術條件得到明顯改善，節(jié)電效果顯著。
本發(fā)明的實施例如下實施例1大型槽電流強度180kA，所用電解質(zhì)重量百分比成分為AlF216％，LiF 2.0％，CaF22.5％為自然累積量，MgF21.5％為自然累積量，Al2O32.5％，余量為Na3AlF6。此組分的電解質(zhì)初晶溫度為916℃，電導率為2.07/Ω.cm。電解槽的操作電解溫度為930℃-935℃。
實施例2大型槽電流強度240kA，所用電解質(zhì)重量百分比成分為AlF313％，LiF 2.5％，CaF22.5％為自然累積量，MgF21.5％為自然累積量，Al2O32.5％，余量為Na3AlF6。此組分的電解質(zhì)初晶溫度為922℃，電導率為2.16/Ω.cm。電解槽的操作電解溫度為935℃-940℃。
實施例3大型槽電流強度300kA，所用電解質(zhì)重量百分比成分為AlF310％，LiF 3.0％，CaF22.5％為自然累積量，MgF21.5％為自然累積量，Al2O32.5％，余量為Na3AlF6。此組分的電解質(zhì)初晶溫度為928℃，電導率為2.32/Ω.cm。電解槽的操作電解溫度為940℃-950℃。
實施例4大型槽電流強度350kA，所用電解質(zhì)重量百分比成分為AlF39％，LiF 4.0％，CaF22.5％為自然累積量，MgF21.5％為自然累積量，Al2O32.5％，余量為Na3AlF6。此組分的電解質(zhì)初晶溫度為925℃，電導率為2.44/Ω.cm。電解槽的操作電解溫度為940℃-950℃。
權利要求
1.大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其電解質(zhì)重量百分比成分為AlF38％-16％，LiF 2.0％-4.0％，CaF22.0％-3.0％、MgF21.0％-2.0％，余量為Na3AlF6。其中CaF2、MgF2為自然累積量。
2.根據(jù)權利要求1所述的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其特征在于其電解質(zhì)的初晶溫度為910℃-930℃，電導率為2.0-2.5/Ω.cm。
3.根據(jù)權利要求1所述的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其特征在于該電解質(zhì)的電解溫度為930℃-950℃。
4.根據(jù)權利要求1所述的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其特征在于該電解質(zhì)中鋰鹽的添加在電解槽的啟動后期短期內(nèi)達到控制范圍，以后可少加或緩加。
5.根據(jù)權利要求1所述的大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，其特征在于其電導率的測定溫度基于在配制的每種電解質(zhì)初晶溫度的基礎上加10℃-20℃。
全文摘要
一種大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)，涉及一種鋁電解用電解質(zhì)，特別是大型預焙陽極鋁電解槽用電解質(zhì)。其重量百分比成分為AlF
文檔編號C25C3/18GK101063214SQ20071009981
公開日2007年10月31日 申請日期2007年5月31日 優(yōu)先權日2007年5月31日
發(fā)明者姜治安, 王玉, 顧松青 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司