椎名朔哉
石良生;幸利;田官官立方体3
【期刊名称】《世界有金属》
【年(卷),期】2015(000)002
【总页数】2页(P58-59)
【作 者】石良生;幸利;田官官
【作者单位】太原东铝铝业有限公司;太原东铝铝业有限公司;太原东铝铝业有限公司
卫星应急通信系统【正文语种】中 文
高锂盐含量的电解质对铝电解生产的影响及应对措施
通过对铝电解质中氟化锂含量高的原因及高锂盐含量的电解质对铝生产带来的影响进行分析，提出了针对目前高锂盐含量的电解质体系，电解铝生产企业在电解生产过程中所采取的
应对措施，确保铝电解生产平稳高效。
文|石良生 幸 利 田官官
近年来，电解铝生产企业反应最大的问题是氧化铝原料中所含锂杂质较高，导致电解质中锂含量相应大幅提高，绝大部分生产企业氟化锂含量已经超过3%，最高的已达9%～10%。高锂盐含量的电解质体系，致使电解生产槽温低，氧化铝溶解能力差，电解槽炉底沉淀多，引起电解工艺操作难度大，铝电解槽稳定性差，技术条件难以保持，对生产稳定和能源消耗十分不利。同时由于电解质中锂盐含量高，迫使部分电解铝企业弃用高锂含量氧化铝原料，使我国高锂含量氧化铝销路和价格承受一定的压力。因此，高锂含量的铝电解质体系对铝电解生产的影响开展研究有十分重要的意义。 铝电解中氟化锂含量高的原因分析
从我国电解铝企业电解质成分分析，掌握确证了无锂盐添加剂的铝电解中不同程度的含有氟化锂和氟化钾，两者的含量普遍在0.2%～2.5%之间。铝电解中氟化锂含量高的原因，主要是由于原料氧化铝中氧化锂含量高。当前我国氧化铝主要由一水硬铝石型铝土矿所生产，
铝、锂共生矿储量甚广，含锂氧化铝是我国独特自然禀赋，而且随着国内铝土矿铝硅比持续降低，单位氧化铝所需的铝土矿大幅增加。据统计，富锂氧化铝产量占到了国内铝矿石生产氧化铝总量的60%以上。由于生产工艺的原因，国产氧化铝存在生产能耗高，产品所含杂质种类多、粒度细等缺点，同时铝电解质中的氟化锂也会随着电解槽槽龄的增加不断富集，如果氧化铝中氧化锂的含量较高，槽龄长的电解槽中氟化锂含量可达到5%以上，甚至可达9～10%。
高锂盐含量的铝电解质对电解生产的影响
铝电解中氟化锂对电解生产影响特别大，根据铝电解质中氟化锂性质可知，氟化锂可以明显降低电解质的初晶温度，减少电解质的密度，明显提高电解质的导电度，减小电解质的粘度，降低氧化铝在铝电解质中的溶解度和溶解速度，降低电解质的挥发性等。
1 氟化锂对电解质温度的影响
电解质的初晶温度影响电解质的挥发、流动性、铝液与电解质的分离和铝的溶解损失等，并且决定电解温度。氟化锂含量为1%，可降低电解质初晶温度约8℃，就当前工业电解质
氟化锂含量在1%～6%，由氟化锂带来的电解质熔点差别可达40～45℃，这也是大部分电解铝企业电解温度差别大（900～960℃）的根源所在。
2 氟化锂对氧化铝溶解性能的影响
国际及国内研究结果表明，电解质中氧化铝浓度随氟化锂含量的增加而下降，电解质中1%含量的氟化锂降低氧化铝饱和溶解度约3%。
从当前电解生产来看，氟化锂对氧化铝溶解速度的降低作用更为显著，这使铝电解槽底沉淀生成的可能性增大，同时氟化锂带来的电解温度下降也造成氧化铝溶解困难，两个因素叠加使富锂电解质容易出现氧化铝与电解质凝固沉积而生成炉底沉淀。大面积炉底沉淀导致电解槽生产不稳定，进而破坏了能量平衡和指标劣化。从已有研究结果来看，1%氟化锂降低氧化铝溶解度速度约5%左右，这和电解质成分以及氧化铝类型有密切关系。
3 氟化锂对分子比的影响
Li
2O与冰晶石生成NaF,但由于氧化铝中Li
2O较低，生成的NaF较少，基本上不对分子比形成明显影响。
另外，添加1.5%的LiF降会有助于降低冰晶石溶液的水解反应，在降低电解温度的同时也明显降低氟化盐的消耗。
4 氟化锂对电导性能的影响
氟化锂可明显提高电解质的电导率，但提高的幅度受CaF
2的含量和分子比大小的影响。同时，CaF
2和LiF的交互作用可使电解质的电导率降低。当分子比越高时，LiF提高电解质电导率的作用将逐渐降低。因此，Na
3AlF
6-AlF
3-LiF-CaF
2-KF体系电解质中，CaF
2的含量在3%～6%时，LiF的含量应保持在1%～3%。
5 氟化锂对电流效率的影响
氟化锂含量越高，槽底就会被氧化铝沉淀所覆盖，结果是阳极消耗不均匀，破坏了电解槽工艺制度，降低了电流效率，增高能耗。氟化锂超过7%，电解质凝固点很低，将对电解质的热平衡起到不利影响。氟化锂8%～10%的电解质，指标极端恶化。一般氟化锂含量为3%～5%的电解质，可获得最佳的电流效率和最低的能耗。
6 氟化锂对氟盐消耗的影响
富锂电解质降低过剩氟化铝量效果较为明显，通常1%氟化锂减少过剩氟化铝量为2.1%。过剩氟化铝消耗的主要途径为NaAlF
4,形式挥发和氧化铝中苛性氧化物反应，过剩氧化铝量减少会导致熔盐中NaLiF
4浓度与活度下降，挥发减少，此外富锂电解质一般温度较低，也有利于减少氟化物挥发，因此，富锂电解质体系电解系列氟化盐消耗量一般较传统电解质体系电解系列明显低（与集气效率有关）。
7 氟化锂对槽寿命的影响
在电解槽启动的前期，氟化锂消耗很高，槽内氟化锂含量也较高，说明槽内衬优先吸附氟化锂，槽内衬中的氟化锂含量为1.5%～2.5%，但电解质中氟化锂不影响电解质向槽内衬中渗透。
锂和炭块形成碳化物C
2Li
2,根据碳化物类型来看，锂对碳的化学亲和力比其它任何碱金属要强。这就可以
解释近年来电解槽中钾含量增多并没有影响槽寿命的原因，电解槽中钾大量存在可使钾与碳素阴极形成破坏性中间化合物（C
尤里西斯 8K)的几率大幅降低。
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