專利名稱：一種提高鋁電解工藝中氧化鋁溶解速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鋁電解工藝中氧化鋁溶解速率的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代鋁電解工業(yè)采用氧化鋁作為原料，以冰晶石作為氧化鋁的熔劑，同時(shí)為了降低電解時(shí)的溫度，向該熔劑中加入了許多添加劑，諸如氟化鋁、氟化鈣、氟化鋰和氟化鎂等。但加入的添加劑也帶來了氧化鋁溶解能力變差，溶解速率降低的問題，氧化鋁的溶解速率降低會(huì)導(dǎo)致電解槽底部出現(xiàn)大量氧化鋁沉淀，難以控制電解質(zhì)中氧化鋁的濃度，從而導(dǎo)致電解過程中電解槽發(fā)生陽極效應(yīng)次數(shù)增加，電流效率降低，電解能耗升高等問題。所以， 改善氧化鋁的溶解性能，主要是提高氧化鋁的溶解速率將對(duì)鋁電解槽的高效穩(wěn)定運(yùn)行起到極為關(guān)鍵的作用。目前鋁電解工業(yè)上提高氧化鋁溶解速率的方法主要從兩方面著手，一方面是采用砂狀氧化鋁，砂狀氧化鋁的溶解速率要略高于面粉狀氧化鋁和中間型氧化鋁；另一方面是改進(jìn)氧化鋁的加料制度，即調(diào)整加料間隔、加料模式。但是當(dāng)電解槽中電解質(zhì)的溫度低于 945°C、電解質(zhì)中添加劑種類較多或添加劑含量高于3wt%時(shí)，上述兩種方式在工業(yè)應(yīng)用中都出現(xiàn)了問題，都無法滿足工業(yè)的要求，這也是工業(yè)鋁電解溫度處于955-970°C往往能達(dá)到最好的技術(shù)指標(biāo)的主要原因，而電解溫度每降低10°C，將節(jié)省能耗至少300kWh/噸Al。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種成本低，且不會(huì)給鋁電解工藝帶來不良影響的提高電解鋁工藝中氧化鋁溶解速率的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，以冰晶石作為熔劑，向電解槽中加入載氟氧化鋁、高灼減氧化鋁或者含添加劑的氧化鋁作為電解原料。其中所述的載氟氧化鋁是一種含有0. 5-4wt%氟化氫的氧化鋁。其制備過程是在攪拌條件下向恒溫150 °C的氧化鋁中通入經(jīng)過預(yù)熱至 100-150°C的HF和體積百分含量為5-10%的水蒸氣的混合氣體15-60分鐘，最終將制得的載氟氧化鋁樣品灼減調(diào)整至酌減指標(biāo)與處理前樣品相同。所述的高酌減氧化鋁的酌減控制指標(biāo)范圍為2-3. 5% ；
其制備過程是將拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氫氧化鋁濾餅于800-950 °C的溫度下焙燒1個(gè)小時(shí)得到本發(fā)明的高灼減氧化鋁。所述的含添加劑的氧化鋁是氧化鋁中添加碳粉、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鎂、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或至少兩種的混合物，其中添加劑的總添加量< 2wt%，添加劑的粒度均 (100 μ m。其制備過程是將炭粉、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鎂、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或至少兩種按總含量小于等于2wt%與氧化鋁機(jī)械混合。
本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果是
在電解槽中，氧化鋁的溶解過程分為三個(gè)階段，第一階段是大部分氧化鋁以結(jié)塊的形式漂浮在電解質(zhì)表面；第二階段是在氧化鋁結(jié)塊漂浮過程中，大的結(jié)塊逐漸分裂成小的結(jié)塊，在下沉的過程中溶解到電解質(zhì)中；第三階段是部分氧化鋁最終沉到電解槽底并緩慢溶解。要提高氧化鋁的溶解速率，關(guān)鍵是通過某種攪拌作用將大的結(jié)塊打碎，并在沉降過程中溶解到電解質(zhì)中，如果氧化鋁中含有氣體，并在溶解過程能中逸出將起到這種攪拌作用。本發(fā)明采用載氟氧化鋁、高灼減氧化鋁或者含添加劑的氧化鋁作為電解原料，在電解槽的溶解過程中逸出二氧化碳、水蒸氣、氮?dú)饣蛘叻瘹錃怏w，都會(huì)起到攪拌作用，加速氧化鋁的溶解速率。本發(fā)明方法工藝極其簡單，成本低廉，可有效提高氧化鋁的溶解速率，提高電解工藝的電流效率，降低電解溫度，從而降低行業(yè)能耗，節(jié)省能源，可在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛推廣應(yīng)用。說明書附圖


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)裝置其中1 電阻加熱爐；2 石英窗口 ；3 石英坩堝；4 加料管5 攝像機(jī)；6 熱電偶；7 溫控儀；8 可調(diào)光源。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例1-12中采用可視法來評(píng)價(jià)氧化鋁的溶解性能?？梢暦ǖ膶?shí)驗(yàn)裝置如附圖1所示。單室石英坩堝置于電阻加熱爐中，電阻加熱爐側(cè)部配以石英窗口便于實(shí)驗(yàn)觀察和錄像，使用錄像機(jī)記錄氧化鋁試樣在電解質(zhì)中的溶解過程，可調(diào)光源控制錄像視野亮度，DWT-702型控溫儀配以Pt-PtIihlO型熱電偶對(duì)爐體進(jìn)行溫度控制和測(cè)溫，使用帶有漏斗的剛玉管添加氧化鋁試樣。本發(fā)明實(shí)施例中所用電解質(zhì)組成如下表所示，石英坩堝中所盛的電解質(zhì)為200g， 電解溫度為955°C。
權(quán)利要求
1.一種提高鋁電解工藝中氧化鋁溶解速率的方法，以冰晶石作為熔劑，其特征在于向電解槽中加入載氟氧化鋁、高灼減氧化鋁或者含添加劑的氧化鋁作為電解原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋁電解工藝中氧化鋁溶解速率的方法，其特征在于所述的載氟氧化鋁是一種含有0. 5-4wt%氟化氫的氧化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋁電解工藝中氧化鋁溶解速率的方法，其特征在于所述的高酌減氧化鋁的酌減控制指標(biāo)范圍為2-3. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋁電解工藝中氧化鋁溶解速率的方法，其特征在于所述的含添加劑的氧化鋁是氧化鋁中添加碳粉、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鎂、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或至少兩種的混合物，添加劑的添加總量< 2wt%，添加劑的粒度均< 100 μ m。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鋁電解工藝中氧化鋁溶解速率的方法。其要點(diǎn)是，向電解槽中加入載氟氧化鋁、高灼減氧化鋁或者含添加劑的氧化鋁作為電解原料，氧化鋁在溶解過程中能逸出氟化氫、水蒸氣或者二氧化碳起到攪拌作用，極大地提高了氧化鋁在電解槽中的溶解速率。本發(fā)明方工藝極其簡單，成本低廉，可有效提高氧化鋁的溶解速率，提高電解工藝的電流效率，降低電解溫度，從而降低行業(yè)能耗，節(jié)省能源，可在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C25C3/18GK102312252SQ201110267250
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者于亞鑫, 楊希堅(jiān), 王兆文, 石忠寧, 胡憲偉, 高炳亮 申請(qǐng)人:東北大學(xué)