[发明专利]一种能降低全氟化碳排放量的电解质体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解铝用电解质体系，特别是一种能降低全氟化碳排放量的电解质体系。

背景技术

铝是仅次于钢铁的第二大金属，是国民经济发展的重要基础材料和国防军工建设的重要战略物资。中国是世界第一产铝大国，也是最大消费国，铝冶炼技术的快速发展，满足了我国国民经济高速发展的需要。铝冶炼发展的同时，也带来了巨大的资源和环境压力。研究发现铝在稳定电解条件下仅生产CO₂气体，当处于非稳定状态(阳极效应)或介稳态下就会产生全氟化碳(包含CF₄，C₂F₆，C₃F₈)，根据文献记载，全氟化碳的温室效应当量是CO₂的6500-9200倍。铝电解过程中全氟化碳气体的减排逐渐成为世界电解铝企业关注的焦点，抑制铝电解生产过程中含氟气体的排放，已成为世界铝行业的重大关键共性课题。

众所周知，全氟化碳的产生的一个主要原因是电解质中的氧化铝浓度。正常的铝电解反应就会发生变化，如下列反应式：

正常铝电解生产时的电化学反应式和反应电位

2Al₂O₃+3C＝4Al+3CO₂E₀＝1.16V

如果当氧化铝浓度不足时，发生如下反应：

Na₃AlF₆+3C＝4Al+12NaF+3CF₄E₀＝2.55V

2Na₃AlF₆+2C＝2Al+6NaF+C₂F₆E₀＝2.68V

同时引发“阳极效应”，产生的气体不再是CO₂，而是全氟化碳。目前，抑制全氟化碳生产的技术主要是控制氧化铝浓度在一个合理的范围内，这也是被业界所熟知的通过降低“阳极效应”系数来降低铝电解过程全氟化碳的排放量。但最新的测试研究发现，当电解质中氧化铝浓度处于正常的范围时，部分电解槽也会排放全氟化碳，即铝电解过程中非阳极效应时同样能产生全氟化碳。

发明内容

本发明的目的，是提供一种能降低全氟化碳排放量的电解质体系。本发明电解质体系中高全氟化碳的生产电位显著提高了，能有效降低铝电解生产过程中全氟化碳的排放量。避免了全氟化碳产生的温室效应。降低了工业生产对环境的污染。

本发明是这样实现的。一种能降低全氟化碳排放量的电解质体系，它是以下述重量配比的原料制成：NaF 30-50份，AlF₃ 40-50份，MgF₂ 1-2份，CaF₂ 1-2份，Al₂O₃ 3-5份，LiF 3-5份，SmF₃ 1-4份，NdF₃ 1-2份，CeF₃ 2-5份和ZnF₂ 1-2份。

有益效果：申请人对铝电解用电解质体系进行了长时间大量的研究，经多次试验发现将SmF₃，NdF₃，CeF₃和ZnF₂引入电解质体系中，可使电解质体系形成络合离子，从而提高了整个电解质体系全氟化碳生成的电化学电位，进而降低铝电解生产过程中全氟化碳的排放量。经过测试发现，与未加入SmF₃，NdF₃，CeF₃和ZnF₂的电解质体系相比，使用本发明电解质体电解铝时，烟气中的全氟化碳排放浓度降低了150-350ppm；避免了全氟化碳产生的温室效应。降低了工业生产对环境的污染。

以下为本发明的实验研究：

实验例1：