《优化添加剂配比,改善电解质性质工艺技术研究报告.docVIP

目 录 前言 3 一、190KA大型预焙槽电解质性质概述 4 二、优化添加剂配比，改善电解质性质工艺技术研究 5 （一）问题提出 5 （二）铝电解质性质参数概述 6 一）初晶温度 6 二）密度 7 三）导电度 7 四）粘度 8 五）挥发性 8 （三）改善电解质性质关键技术研究 9 一）添加剂的选择技术 9 二）氧化铝浓度控制技术 11 三）电解温度控制技术 11 四）过热度控制技术 13 三、技术方案的确定 15 （一）氟化镁含量的调整 15 （二）氟化铝含量的调整 16 （三）技术方案的确定 17 四、方案实施 17 （一）氟化铝添加 17 （二）氟化镁添加 18 （三）技术条件的调整及维护 19 五、结果分析 20 六、效益分析 21 优化添加剂配比，改善电解质性质 工艺技术研究 前言 自从1886年霍尔——埃鲁铝电解法问世以来，工业铝电解质一直以冰晶石——氧化铝熔盐为基本体系。其间虽然试验了各种各种氯化物、硫化物、碳酸盐、硫酸盐、铝酸盐来代替冰晶石，实际上均无成效。因此，只能采取改善的途径，往冰晶石——氧化铝熔液中，添加某些能够改善它的物理化学性质，以提高电解生产指标。这些物质称之为添加剂。 2006年10月，泰山铝业公司一期续建电解槽成功启动，新启槽启动后，经过一段时间后期管理，即可转入正常生产管理。在生产过程中，为了有效地改善电解质的性质，我们将氟化铝、氟化钙、氟化镁等几种添加剂配合使用，优化控制其含量，尽量发挥各自的优点，避开其缺点，使电解质初晶温度降低到935℃左右，电解生产工作温度控制在940～955℃范围内，过热度保持在10～20℃之间，大大提高了电流效率，取得了良好的技术经济指标。本文从六个方面对这一科技成果进行了总结。 一、190KA大型预焙槽电解质性质概述 在电解过程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的重要条件之一。液体电解质即指冰晶石———氧化铝均匀熔融体，其主要成分是冰晶石（占85%左右）。冰晶石的化学式为Na3AlF6，从分子结构上讲，它是由3mol氟化钠（NaF）与1mol氟化铝（AlF3）结合而成，所以又可写成3 NaF·AlF3，此种配比的冰晶石称为正冰晶石。正冰晶石在常温下呈白色固体，其实测熔点约为1010℃，自然界中天然冰晶石的贮量极少，工业上所用冰晶石均为化学合成产品。 冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，称为冰晶石的摩尔比（俗称分子比）。正冰晶石的摩尔比等于3，冰晶石的摩尔比既可大于3，也可小于3，摩尔比等于3的冰晶石称为中性冰晶石，大于3的称为碱性冰晶石，小于3的称为酸性冰晶石。摩尔比大于3或小于3的冰晶石其熔点均小于正冰晶石。 工业上将冰晶石中氟化钠与氟化铝的组成比用质量比表示。在比值上，摩尔比是质量比的2倍，即摩尔比等于3的冰晶石，其质量比等于1.5. 摩尔比等于3（质量比等于1.5）的冰晶石形成的电解质称为中性电解质，摩尔比大于3（质量比大于1.5）的冰晶石形成的电解质称为碱性电解质，摩尔比小于3（质量比小于1.5）的冰晶石形成的电解质称为酸性电解质。目前，铝工业上均采用酸性电解质生产。 氟化铝的最大缺点是增大电解质的挥发损失，从而恶化工人劳动条件，在早期的无烟气集中收集和处理的自焙电解槽上不能大量使用，一般将电解质摩尔比（分子比）控制在2.7（氟化铝过量5%左右）。近年发展起来的大型密闭中间下料预焙槽，电解烟气可以集中收集和净化，从而扩大了氟化铝的应用。目前的密闭型大型预焙槽，电解质摩尔比（分子比）一般控制在2.6以下，有些已经达到2.3左右（氟化铝过量近10%）。 铝电解质的性质，对铝电解生产十分重要。了解和掌握电解质的各种性质，有助于指导实际生产条件的控制，改善生产技术指标，提高生产效益。铝电解质的性质主要指电解质的初晶温度、密度、导电度、粘度、表面性质、挥发性等。 二、优化添加剂配比，改善电解质性质工艺技术研究 （一）问题提出 泰山铝业公司一期62台电解槽长期采用的工业铝电解质，经全分析化验结果表明：含有冰晶石（约75%～85%）、氟化铝（约8%～11%）和氧化铝（约1.5%～3.5%）以及添加剂氟化钙（约5%）、氟化镁（约1.5%～2%）等。这种电解质成分，分子比控制在2.4～2.55之间。经现场实际应用，电解温度控制在950～960℃，取得的电流效率仅在90%～92%，这远远达不到93%～94%的先进技术经济指标要求。 借鉴其他铝厂的先进做法，我们考虑到能否使添加剂配比进一步优化，通过改善电解质的性质，提高电流效率。考虑到氯化钠、氟化锂等添加剂市场价格、产量等外界因素的影响，我们决定暂不添加这两种添加剂，仍保持原有的电解质成份，初步提出了将电解质中氟化铝浓度进一步提高，氟化镁浓度进一步下降的技术改进方案。 （二）