[发明专利]一种低温铝电解质

说明书

技术领域

本发明公开了一种低温铝电解质，属于铝电解技术领域。

背景技术

随着铝电解工业的快速发展，铝电解技术取得了长足的进步，吨铝直流电耗已降低至13000kWh/t-Al左右，先进的直流电耗已降到12500kW·h/t-Al以下。尽管如此，离理论能耗6333kW·h/t-Al相差甚远，节能压力巨大。低温低电压铝电解技术是铝电解节能技术发展的主要方向。降低电解温度可抑制铝二次反应，减小铝的溶解损失，有利于低电压（低极距）工艺条件下电流效率的提高；同时，低温电解还可减小电解质的挥发，降低原料消耗，而且低温可减小电解槽对外的散热量，有利于建立低电压工艺条件下铝电解槽的能量平衡。但是，如何确保低温电解条件下电解质对氧化铝的溶解能力以及电解质电导率等性能不降低，是实现低温低电压铝电解技术的关键。同时，在保持电流效率的情况下，低电压铝电解工艺有利于节能降耗，但如果仅仅通过简单的压低槽电压（在电解槽其他组成压降不变的情况下），压缩了极距，从而导致槽稳定性下降、能耗反而上升。然而，铝电解质电导率的提高可降低铝电解质的欧姆电压降，为低电压铝电解工艺的实现提供良好的条件。因此，开发“低温、高电导、高氧化铝溶解能力”的铝电解质，有利于低温低电压铝电解技术的实现。

向铝电解质中复合添加锂盐和钾盐的方法，可以克服低温条件下电解质物化性能降低的不足。锂盐可显著降低电解质初晶温度和提高电导率，而钾盐可提高电解质对氧化铝的溶解性能。黄海波等获得了初晶温度介于890~920℃的多种NaF-KF-LiF-AIF₃电解质配方，与现行工业铝电解质相比，其A1₂O₃在熔体中的溶解性能有所提高，而电导率提高5~10%。以Na₃AlF₆-K₃AlF₆-AlF₃-LiF为基本电解质体系，黄有国在KR为10-30%、LiF含量为2-4%，过热度20℃下设计了几种“低温、高Al₂O₃溶解性能、高电导”的电解质。Anton V.Frolov通过对现行工业电解质添加LiF和KAlF₄，使得在初晶温度下降18℃的条件下，保证氧化铝溶解速率略有提高，且电解质电导率提高15%-20%，最终在极距不变的条件下，槽电压降低了200mV。

尽管锂盐的添加有利于低电压铝电解技术的实现，但是，由于受近几年来锂电池的迅猛发展，LiF和Li₂CO₃价格飞涨，该锂盐的添加无疑增加了铝电解生产成本；再者，特别是添加Li₂CO₃引入CO₃^2-等杂质离子，增加了电解过程CO₂排放量。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种具有低温、高电导、高氧化铝溶解能力的低温铝电解质，以适用于低温低电压铝电解工艺，实现铝电解过程节能降耗。

本发明一种低温铝电解质，包括下述组分按质量百分比组成：

冰晶石  53%-92%，

AlF₃    1.7%-13.9%，

Al₂O₃   1.5%-5%，

CaF₂    3%-12%，

MgF₂    0.5%-5%，

LiAlO₂  2%-8%，各组分质量百分之和为100%。

本发明一种低温铝电解质，还包含质量百分数为0%-8%的KF。