[发明专利]一种加快铝电解槽中氧化铝溶解速度的方法

说明书

本发明公开一种加快铝电解槽中氧化铝溶解速度方法，属于有色冶金的铝电解领域。本发明所述方法使用含有βAl₂O₃的Na₂O·xAl₂O₃（x值为6~50）为铝电解原料，使用的电解质主成分为NaF‑AlF₃；在电解过程中往电解质中加入AlF₃中和氧化铝溶解后产生的Na₂O，以维持电解质的成分稳定，电解温度为680‑900℃。本发明解决了低温铝电解过程中氧化铝在电解质中溶解速度慢的问题，可在传统的铝电解槽或者是使用惰性阳极的铝电解槽上使用，实现低温（680‑900℃）铝电解，达到节能减排的目标。

技术领域

本发明涉及一种加快铝电解槽中氧化铝溶解速度方法，属于有色冶金的铝电解领域。

背景技术

传统的铝电解槽运行温度较高，为910~970℃，电解槽在电解过程中散发大量的热量，使电解槽的电能利用率还不到50%，导致铝电解的能耗较高。一百多年以来，电解铝工业不断探索节省电能消耗量，改善劳动条件，降低吨铝生产成本，增加单槽铝产量的各种途径。其中降低电解温度是最佳途径之一。低温铝电解（电解温度为680-850℃）有利于提高电流效率，延长电解槽寿命，更重要的是低温铝电解有利于绝缘侧衬材料和惰性非碳阴阳极材料在新型结构的保温型电解槽上得以应用，从而实现铝工业的节能减排及可持续发展，最终实现绿色铝电解。低温铝电解由于电解温度较低，而且电解质的分子比也较低，导致氧化铝的溶解度降低，溶解速度很慢。氧化铝在电解槽中的浓度一般控制在2-3%，低温电解质中氧化铝的溶解度一般都超过2%，可以达到电解槽中氧化铝的浓度要求。因此低温铝电解面临的最大的问题是氧化铝溶解速度慢，这对于采用惰性阳极的电解槽来说会加剧阳极的腐蚀，使阳极寿命缩短，而且使原铝品质恶化，而对于采用碳素阳极的电解槽来说则会频繁的出现阳极效应，并出现很多槽底沉淀，使电解不能顺利进行。因此低温铝电解需要解决的最大问题就是氧化铝溶解速度慢的问题。

为了解决氧化铝溶解速度慢的问题，美国的西北铝技术公司往电解质中加入质量比为10%的平均粒径为1μm的悬浮状氧化铝微粉进行电解，该氧化铝微粉中含有大量γ-Al₂O₃，加上粒度较小，比表面积较大，加快了氧化铝在电解质中的溶解速度，同时避免氧化铝在电解槽底部形成大量沉淀，但是该方法无疑会使电解质的电导率下降，槽电压升高，最不利的是需要增加氧化铝的磨细工序，使成本大大增加，其工业应用受到影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：低温铝电解过程中氧化铝在电解质中溶解速度慢的问题。

本发明的目的在于提供一种加快铝电解槽中氧化铝溶解速度的方法，可以用于传统的铝电解槽或者是使用惰性阳极的铝电解槽中，实现低温（680-900℃）铝电解，达到节能减排的目标，具体包括：以Na₂O·xAl₂O₃为原料，电解质的主要成分为NaF-AlF₃，在电解过程中加入AlF₃调节电解质的成分稳定，加入的AlF₃与Na₂O·xAl₂O₃的质量比为56/（62+102x）。

本发明所述Na₂O·xAl₂O₃中的x值为6~50，即Al₂O₃与Na₂O的摩尔数比值为1:6~1:50，Na₂O·xAl₂O₃中含有β-Al₂O₃，β-Al₂O₃在Na₂O·xAl₂O₃中的质量百分比为10-90wt%。