[发明专利]一种降低铝电解过程中氟化物方法及装置

说明书

本发明涉及铝电解技术领域，且公开了一种降低铝电解过程中氟化物方法，包括以下步骤：步骤S1：准备电解装置；步骤S2：电解槽的上下两面施加梯度磁场，所述梯度磁场的磁感线依次穿过电解槽上表面、阳极、电解质、阴极以及电解槽的下表面；本发明还提出了一种降低铝电解过程中氟化物装置，包括电解槽和阴极母线，所述电解槽的边缘处设有绝缘侧壁，且电解槽的底部和顶部分别设有下磁体和上磁体。本发明添加梯度磁场可提高电解质的导电率，减小铝的溶解度，增加对碳渣的界面张力，抑制铝在电解质中置换钠反应，提高铝电解过程的电流效率，可有效地降低添加剂氟化镁、氟化钙、氟化锂以及氟化钠的加入量。

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，具体为一种降低铝电解过程中氟化物方法及装置。

背景技术

氟是动物与人体必需的微量元素之一，对人体骨骼和牙釉质的形成起着十分重要的作用，人可以从饮用水、食物和大气中摄取氟。氟污染可使农作物减产，使蔬菜枯萎死亡，耕牛、牲畜及人群慢性氟中毒，目前大型铝厂及某含氟铁矿烧结对环境污染最重，铝电解槽散发出来的氟化物有气态和固态两种形式，气态氟主要是氟化氢(HF)，其中一少部分被氧化铝粉尘吸附，固态氟主要是大颗粒的冰晶石粉尘和电解质蒸气凝结而成的细颗粒物质。进行铝电解生产金属铝的过程中主要使用的氟化盐为冰晶石以及氟化铝。通过不断补充氟化盐，包括氟化镁、氟化钙、氟化锂以及发挥调整剂作用的氟化钠，新加入的氟为12.07kg。

目前铝电解氟平衡及相关的氟化盐单耗的改进措施：

（1）确保在适当的电解温度下进行电解，在铝电解过程中确保适当的电解温度可以有效的降低氟化物的排放量。

（2）优化铝电解槽出口排烟管道技术，由于铝电解过程中的氟排放主要通过铝电解槽内衬的吸收，因此优化铝电解槽口排烟管道技术是十分必要的。

（3）减少铝电解过程中原料的含水量，在铝电解烟气中的氟化物产生的反应式可以看出，氟化盐的水解产生出氢化氟，通过减少铝电解过程中原料的含水量，可以促进氟化物的产生减少。首先，对于氟化盐原材料的采购要注意降低其含水量，其中包括对于冰晶石、氟化铝、氟化镁以及氟化钙的氟化物的原材料含水量的控制。其次，对于铝电解过程中的烟气可以对电解槽上料箱起到加热作用，通过对电解槽上料箱进行科学合理的设计，可以使原材料中的水分蒸发，从而使原材料中的含水量降低。

（4）降低残极氟的排放，在铝电解过程中通过降低残极氟的排放可以有效降低氟化物的排放。

一般而言，可以通过设置残极冷却箱或者残极冷却间对残极散发的烟气进行收集，残极冷却箱可以将残极与外界的空气有效隔绝，而残极冷却间主要是对烟气进行收集，从而促使氟化物的无组织排放有效降低。人们不得不来采取向冰晶石一氧化铝熔体中添加AlF3、MgF2、LiF，NaCl、CaF2等盐类的办法，来改善其物理化学性质借以提高电解生产的技术经济指标，但这又会引起一些环境问题，电解时一般需要加额外化学试剂，阳极消耗较高，不够节能，不能满足人们的要求。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低铝电解过程中氟化物方法及装置，主要为解决现有的电解时一般需要加额外化学试剂，阳极消耗较高，不够节能，不能满足人们的要求的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种降低铝电解过程中氟化物方法，包括以下步骤：

步骤S1：准备电解装置；

步骤S2：电解槽的上下两面施加梯度磁场，所述梯度磁场的磁感线依次穿过电解槽上表面、阳极、电解质、阴极以及电解槽的下表面，添加梯度磁场可提高电解质的导电率，减小铝的溶解度，增加对碳渣的界面张力，抑制铝在电解质中置换钠反应，提高铝电解过程的电流效率，可有效地降低添加剂氟化镁、氟化钙、氟化锂以及氟化钠的加入量。本发明可在不加额外化学试剂的前提下提高铝电解过程的电流效率，减少阳极消耗，达到节能降耗的目的。