探讨桂西高锂氧化铝对铝电解生产的影响.docx

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探讨桂西高锂氧化铝对铝电解生产的影响

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摘要：近年来，随着桂西高锂氧化铝的使用，区域内各个电解铝企业生产的原有纯氟电解质体系逐渐变为复杂电解质体系，其中的氟化锂的含量已经达到了1%，更有甚者已经接近了4%。氟化锂的含量不断升高，使得电解铝电解质初晶温度不断降低，相应工艺配置和生产操作的难度也随之加大，部分企业生产工艺调整滞后导致了电解槽过热度加大，稳定性随之出现恶化症状，传统的纯氟电解质体系工艺参数配置和生产操作，越来越不足以支持电解槽稳定运行。为了能够及时解决这些存在的问题，相关的单位应当积极主动的加大研究力度，并对现状采用适当的应对方案。

关键词：高锂氧化铝；复杂铝电解质体系；铝电解；氟化锂

1桂西高锂氧化铝现状

桂西的铝土矿集中分布在平果、田东、田阳、德保、靖西、那坡、隆安、邕宁、崇左等县境内，探明铝土矿储量居全国第4位，预测铝土矿储量在8.7亿t以上。

随着铝工业的快速发展，我国的铝土矿中铝硅比可以说是逐年降低，在氧化铝产量飞速上涨的同时，氧化铝中的锂、钾含量亦显著升高,原来国内只是河南、山西的氧化铝含锂较高，以桂西为代表的桂西氧化铝含锂量较低，但随着铝土矿开采向地表深处延伸、铝硅比从原来8以上降到向3-5之间，锂、钾等杂质含量亦在升高。一般来说，氧化铝中锂的含量超过0.03%就可以被称作高锂氧化铝了。下列表1是国内部分氧化铝企业氧化铝的生产原料铝土矿的各种杂质含量的调查报告。根据相关的调查研究显示，国内氧化铝生产中，使用高锂铝土矿为原料的氧化铝产量占了总产量的大约60%，高锂氧化铝已经渐渐地成为电解铝工业中重要的组成部分之一，桂西某企业采用的氧化铝原料，Li2O、K2O含量达到0.013%、0.032%，且有逐年上升趋势。

表1国内部分氧化铝企业氧化铝中碱及碱土金属含量单位%

项目

桂西1

区外1

区外2

区外3

区外4

Li2O

0.013

0.04

0.088

0.042

0.16

Na2O

0.400

0.39

0.41

0.38

0.28

K2O

0.032

0.043

0.04

0.011

0.017

CaO

0.0063

0.026

0.019

0.017

0.029

2高锂氧化铝使用给电解生产带来的影响

冶金级氧化铝中，大于90%的氧化铝在最后都会作为铝生产过程之中的原料，但因为有交叉利用高锂氧化铝的现象存在，我国有超过60%的电解铝企业都不得不面对十分尴尬的局面。原来交叉使用高锂氧化铝导致的复杂电解质体系大都为北方电解企业，现在使用桂西氧化铝原料的电解企业，电解质中杂质含量也逐年上升，部分电解槽电解质中的LiF、KF含量达到3.62%、1.81%，已经和北方相关电解铝企业电解质体系无异。近十年，锂盐与钾盐在电解质之中的含量相对的变化趋势详见下列表2。

表2国内部分电解铝企业电解质锂、钾盐含量单位%

项目

桂西1

桂西2

桂西3

省外1

省外2

省外3

2011

LiF

-

-

-

1.75

1.83

1.68

KF

-

-

-

0.85

0.93

1.15

2015

LiF

-

-

-

3.84

3.88

4.58

KF

-

-

-

3.35

3.16

2.69

2018

LiF

1.05

1.49

3.62

4.20

4.66

5.13

KF

1.03

1.13

1.81

3.68

3.10

3.54

一般而言，低含量的氟化锂可以大幅度提高电解质的导电率，有效地使得电解质的熔点下降，此外还能够进一步延长电解槽的使用寿命。但锂盐的加入也会造成熔融原态铝液的质量有所下降。

2.1降低电解质熔点

研究探讨氟化锂使得电解质熔点降低的学术问题，如今可谓是硕果累累。作为现场技术管理者，我们认为各种添加剂对电解初晶温度的影响是综合性的，在低含量范围内，每增加1%LiF可降低电解质初晶温度8℃左右。

2.2降低电解质中氧化铝溶解性能

就铝电解生产而言，氧化铝的溶解速度是至关重要的。随着氟化锂浓度的逐步增加，氧化铝的溶解度会有所下降，随着加入锂盐，会影响氧化铝的溶出率，增加了出现氧化铝沉淀的可能。就桂西部分电解铝企业生产情况，因锂盐、钾盐综合作用，因低溶解度和低初晶温度导致出现大量的氧化铝被迫析出，部分槽子出现巨量的氧化铝沉淀，破坏了电解槽的稳定，恶化生产指标，曾一度使生产过程出现能耗、物耗和人力的极大浪费。

2.3氟化锂对电流效率的影响

相关研究和实践表明，铝电解质中含有1.5%～3.0%的氟化锂含量可以保持电解过程的最优状态。由于氟化锂可增大电解质的电导率，减少电解质的黏度，降低电解质的蒸气压，降低电解质密度，从而可以降低电解槽工作电压，实现低电压运行。但氟化锂浓度大于5%以后，出现氧化铝部分粘附在阳极炭