[发明专利]氧化铝碳还原炼铝方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业炼铝方法领域，特别是一种以氯化钠为溶剂和催化剂，以及以氯化钠和氯化锂为溶剂和催化剂的氧化铝碳还原炼铝方法。

背景技术

目前铝工业所采用的炼铝方法是冰晶石-氧化铝融盐电解法.即以冰晶石为溶剂和电解质，在电解槽中通入直流电，在近1000℃温度的条件下，将氧化铝加入到电解槽中，在直流电的作用下，通过电解，在阴极上产出铝，阳极上生成CO₂气体。它所使用的阳极，必须是石油焦，经过煅烧，成型，焙烧，组装等工序，生产工艺复杂，同时，在焙烧的过程中要产生大量的二氧化硫气体，对环境污染严重。该炼铝方法存在的主要问题是：

1.能耗高。生产1吨铝需要13500～15000KWH/T-AI的综合交流电耗。

2.单槽产能小。300KA电流的电解槽，每天的产能约2.3吨左右。

3.污染大。在生产过程中产生大量的氟化物等有害气体。

4.生产工艺复杂，需要生产碳素阳极和碳素阴极。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不需要通入直流电，可以节省大量的电能、对环境的污染小，单位投资小，产能大、可使用煤、油、电、等物质作为加热原料。生产工艺简单，无须生产碳素阳极，生产成本低的氯化钠以及氯化钠·氯化锂-氧化铝融盐碳还原炼铝方法。

本发明采用下述技术方法解决其技术问题：

一种氧化铝碳还原炼铝方法，以氯化钠做为溶剂和催化剂，采用原料为：

氧化铝：一级；

碳：真比重＞2.0g/cm³，水份＜0.3％；灰份＜0.75％，粒度：1～5mm；

氯化钠纯度：＞98％；

按下述步骤和方法冶炼：

a、将氯化钠装入坩埚内，把盛有氯化钠的坩埚放入冶炼炉内，将氯化钠的温度加热至860℃±50℃，即发生氯化钠熔化，氯化钠熔化后为融盐；

b、在熔化后的氯化钠融盐中加入占氯化钠总量0.5％的铝；

c、静止4小时，待铝充分溶解于氯化钠融盐中；

d，将备用的氧化铝和碳按氧化铝∶碳＝17份±0.01∶3份±0.01的比例混合后，逐步加入到氯化钠融盐中；每次加入氧化铝的量为氯化钠总量的0.5～1.0％；每次加入的间隔时间为20～30分钟。

e、从第一次加入氧化铝开始计时，每间隔1小时，观察氯化钠的挥发情况，当融盐的液面高度下降时，需补充氯化钠，补充氯化钠的总量为氯化钠初始量的5.0～15.0％。

本发明还包括以氯化钠和氯化锂作为溶剂和催化剂的一种氧化铝碳还原法炼铝方法，比例为：

氯化钠∶氯化锂＝14份±0.01∶11份±0.01

其中氯化锂为化学试剂，氯化钠纯度为98.0％；

按下述方法和步骤冶炼：

a、将氯化钠和氯化锂按比例放入坩埚内，把盛有氯化钠和氯化锂的坩埚，放入冶炼炉内，将氯化钠和氯化锂的温度加热至750℃±50℃时，氯化钠和氯化锂熔化为融盐；

b、氯化钠和氯化锂熔化为融盐时，加入占氯化钠和氯化锂融盐总量0.5％的铝；

c、铝加入后静止4小时，让铝充分的溶解于融盐中；

d，将备用的氧化铝和碳按氧化铝∶碳＝17份±0.01∶3份±0.01的比例混合后，逐步加入到氯化钠和氯化锂融盐中；每次加入氧化铝的量为氯化钠和氯化锂总量的0.5～1.0％；每次加入的间隔时间为20～30分钟。

e、从第一次加入氧化铝开始计时，每隔一小时，观察氯化钠和氯化锂的挥发情况，当融盐的液面高度下降时，需补充氯化钠和氯化锂混合物，补充氯化钠和氯化锂混合物的量为初始量的5.0～15.0％。

本发明首先解决了氧化铝在氯化钠融盐中的溶解原理以及碳与其溶解产物的反应原理。

AL₂O₃+6NaCL＝2ALCL₃+3Na₂O                 (1)

由于上述反应式(1)是可逆反应，而AL₂O₃在NaCL融盐中溶解后的产物，在860℃±50℃的条件下，经热力学计算和实验已经证明，可以与碳发生反应，生成铝和CO₂气体。

4ALCL₃+6Na₂O+3C＝4AL+12NaCL+3CO₂                     (2)