[发明专利]一种提高铝电解工艺中氧化铝溶解速率的方法

说明书

技术领域

本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种提高铝电解工艺中氧化铝溶解速率的方法。

背景技术

现代铝电解工业采用氧化铝作为原料，以冰晶石作为氧化铝的熔剂，同时为了降低电解时的温度，向该熔剂中加入了许多添加剂，诸如：氟化铝、氟化钙、氟化锂和氟化镁等。但加入的添加剂也带来了氧化铝溶解能力变差，溶解速率降低的问题，氧化铝的溶解速率降低会导致电解槽底部出现大量氧化铝沉淀，难以控制电解质中氧化铝的浓度，从而导致电解过程中电解槽发生阳极效应次数增加，电流效率降低，电解能耗升高等问题。所以，改善氧化铝的溶解性能，主要是提高氧化铝的溶解速率将对铝电解槽的高效稳定运行起到极为关键的作用。

目前铝电解工业上提高氧化铝溶解速率的方法主要从两方面着手，一方面是采用砂状氧化铝，砂状氧化铝的溶解速率要略高于面粉状氧化铝和中间型氧化铝；另一方面是改进氧化铝的加料制度，即调整加料间隔、加料模式。但是当电解槽中电解质的温度低于945℃、电解质中添加剂种类较多或添加剂含量高于3wt%时，上述两种方式在工业应用中都出现了问题，都无法满足工业的要求，这也是工业铝电解温度处于955-970℃往往能达到最好的技术指标的主要原因，而电解温度每降低10℃,将节省能耗至少300kWh/吨Al。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种成本低，且不会给铝电解工艺带来不良影响的提高电解铝工艺中氧化铝溶解速率的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，以冰晶石作为熔剂，向电解槽中加入载氟氧化铝、高灼减氧化铝或者含添加剂的氧化铝作为电解原料。

其中所述的载氟氧化铝是一种含有0.5-4wt%氟化氢的氧化铝。

其制备过程是：在搅拌条件下向恒温150 ℃的氧化铝中通入经过预热至100-150℃的HF和体积百分含量为5-10%的水蒸气的混合气体15-60分钟，最终将制得的载氟氧化铝样品灼减调整至酌减指标与处理前样品相同。

所述的高酌减氧化铝的酌减控制指标范围为2-3.5%；

其制备过程是：将拜耳法氧化铝生产过程中产生的氢氧化铝滤饼于800-950 ℃的温度下焙烧1个小时得到本发明的高灼减氧化铝。

所述的含添加剂的氧化铝是氧化铝中添加碳粉、碳酸钙、碳酸锂、碳酸镁、碳酸钠或碳酸钾中的一种或至少两种的混合物，其中添加剂的总添加量≤2wt%，添加剂的粒度均≤100μm。

其制备过程是：将炭粉、碳酸钙、碳酸锂、碳酸镁、碳酸钠或碳酸钾中的一种或至少两种按总含量小于等于2wt%与氧化铝机械混合。

本发明的特点及有益效果是：

在电解槽中，氧化铝的溶解过程分为三个阶段，第一阶段是大部分氧化铝以结块的形式漂浮在电解质表面；第二阶段是在氧化铝结块漂浮过程中，大的结块逐渐分裂成小的结块，在下沉的过程中溶解到电解质中；第三阶段是部分氧化铝最终沉到电解槽底并缓慢溶解。要提高氧化铝的溶解速率，关键是通过某种搅拌作用将大的结块打碎，并在沉降过程中溶解到电解质中，如果氧化铝中含有气体，并在溶解过程能中逸出将起到这种搅拌作用。本发明采用载氟氧化铝、高灼减氧化铝或者含添加剂的氧化铝作为电解原料，在电解槽的溶解过程中逸出二氧化碳、水蒸气、氮气或者氟化氢气体，都会起到搅拌作用，加速氧化铝的溶解速率。

本发明方法工艺极其简单，成本低廉，可有效提高氧化铝的溶解速率，提高电解工艺的电流效率，降低电解温度，从而降低行业能耗，节省能源，可在工业生产中广泛推广应用。

说明书附图

图1是本发明实施例的实验装置图；

其中1：电阻加热炉；2：石英窗口；3：石英坩埚；4：加料管：5：摄像机；6：热电偶；7：温控仪；8：可调光源。

具体实施方式

本发明实施例1-12中采用可视法来评价氧化铝的溶解性能。可视法的实验装置如附图1所示。单室石英坩埚置于电阻加热炉中，电阻加热炉侧部配以石英窗口便于实验观察和录像，使用录像机记录氧化铝试样在电解质中的溶解过程，可调光源控制录像视野亮度，DWT-702型控温仪配以Pt-PtRh10型热电偶对炉体进行温度控制和测温，使用带有漏斗的刚玉管添加氧化铝试样。

本发明实施例中所用电解质组成如下表所示，石英坩埚中所盛的电解质为200g，电解温度为955℃。