富鋰電解質(zhì)鋁電解低電壓生產(chǎn)的研究

河南是我國鋁土礦資源的主要產(chǎn)地之一，探明鋁土礦儲量居全國第二位，預測資源總儲量超過(guò)10億噸，主要為一水硬鋁石型鋁土礦。與國內其他地區鋁土礦相比，河南地域鋁土礦生產(chǎn)的氧化鋁Li2O含量較高。電解鋁廠(chǎng)長(cháng)期使用該種氧化鋁，電解質(zhì)體系中Li+含量會(huì )持續富集，LiF濃度不斷升高，由此會(huì )帶來(lái)電解質(zhì)初晶點(diǎn)溫度下降，氧化鋁溶解難度增大。在國內，受制于電力成本影響，低電壓工藝是電解鋁廠(chǎng)的大勢所趨。在采用低電壓工藝技術(shù)保溫型電解槽上長(cháng)期使用該種氧化鋁，當電解質(zhì)中LiF富集含量超過(guò)9%以后，若電解槽內外部的影響因素管控不到位，極易產(chǎn)生沉淀與結殼，電解后續生產(chǎn)會(huì )極不穩定，被迫抬高電壓穩定槽況，熱收入過(guò)剩，電解槽爐幫瓦解，低電壓運行中止，噸鋁能耗、碳耗、氟鹽等消耗指標隨之攀升。在河南，富鋰電解質(zhì)體系成為了低電壓電解生產(chǎn)長(cháng)期穩定運行的主要障礙之一。 自2011年以來(lái)，河南的氧化鋁產(chǎn)量每年在1000萬(wàn)噸以上，位居全國第二位。在國內鋁土礦資源日益緊張和電解鋁價(jià)低迷、成本高企的當下，河南電解鋁廠(chǎng)如何充分利用當地資源，使用本地區氧化鋁，發(fā)揚高Li+電解質(zhì)體系的優(yōu)點(diǎn)，規避高鋰氧化鋁缺點(diǎn)，降低該地區電解鋁綜合生產(chǎn)成本，拉動(dòng)當地經(jīng)濟顯得尤為重要。 1 富含Li等雜質(zhì)氧化鋁原料及使用探討 由于地質(zhì)結構的特點(diǎn)，我國60%以上鋁土礦中都含有Li成分，采用該種類(lèi)型鋁土礦石所生產(chǎn)的氧化鋁都含有Li2O，根據不同區域的礦石所生產(chǎn)出的氧化鋁Li2O含量略有不同，表1為全國部分氧化鋁企業(yè)生產(chǎn)氧化鋁Li2O、K2O等雜質(zhì)的含量情況，從抽取的12家企業(yè)樣本分析的結果看，有8家企業(yè)的氧化鋁中鋰含量較高(氧化鋰含量大于0.03%，一般電解質(zhì)中累積LiF含量3%)。隨著(zhù)電解槽生產(chǎn)連續大比例(超過(guò)70%)使用含Li2O等雜質(zhì)較高的氧化鋁，電解質(zhì)內LiF、KF含量會(huì )持續增加，有的鋁廠(chǎng)LiF+KF之和含量會(huì )超過(guò)10%以上。與采用國外或國內不含Li2O、K2O的氧化鋁電解電解質(zhì)成分相比要復雜的多，全國接近一半的電解鋁廠(chǎng)遇到此類(lèi)問(wèn)題。解決好富鋰氧化鋁的鋁電解節能工藝技術(shù)已成為制約我國鋁工業(yè)節能減排的重大關(guān)鍵技術(shù)課題。 20世紀80年代，國際鋁工業(yè)曾經(jīng)開(kāi)展過(guò)電解質(zhì)中添加鋰鹽的大量研究和工業(yè)推廣應用。當時(shí)添加鋰鹽的目的主要是降低電解溫度來(lái)提高電流效率和降低能耗。由于鋰鹽價(jià)格很高，為將降低添加