复杂铝电解质体系中锂盐和钾盐对氧化铝浓度的影响

发布时间：2021-04-06 12:53

　　我国铝电解企业所使用的原料氧化铝来源复杂,特别是富含锂、钾元素,造成锂盐、钾盐在铝电解质体系中大量富集,导致铝电解质成分复杂,对氧化铝的溶解过程造成极大影响。依据大量生产控制数据,解析了氟化锂、氟化钾在复杂铝电解质体系中对氧化铝的溶解性能的影响关系。结果表明,电解质体系中的锂盐、钾盐与冰晶石反应生成氟化锂、氟化钾。在低氟化锂浓度（<3.00%）时,氧化铝浓度随着氟化锂浓度的增加而降低;在高氟化锂浓度（>3.00%）时,氧化铝浓度随着氟化锂浓度的增加而增加。氧化铝的浓度随着氟化钾浓度的增加而增加;在复杂铝电解质体系中氟化锂的浓度控制在1.50%～2.50%可以保持铝电解过程的最优状态,铝电解质体系中尽量避免含氟化钾。 

【文章来源】：有色金属(冶炼部分). 2020,(06)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同电解系列中LiF、KF的含量

在7个复杂铝电解质体系中，氟化锂含量与电流效率的关系如图2所示。氟化锂含量与氧化铝浓度的关系如图3所示，其中图3h为研究铝电解系列平均氟化锂含量与氧化铝浓度的关系。从图2可以看出，在低氟化锂浓度（<3.00%）下，电解效率随着氟化锂浓度的增加而增加。因此，在相同下料浓度控制下，电流效率提高，氧化铝反应速度增加，铝电解质体系中的氧化铝浓度逐渐降低。在高氟化锂浓度（>3.00%）下，复杂铝电解质体系中氧化铝的浓度随着氟化锂浓度的增加而增加。在高氟化铝浓度（>3.00%）下，铝电解质的初晶温度大幅下降，导致铝电解过程反应性能降低，电流效率降低。从图2可以看出，在高氟化锂浓度下，电流效率随着氟化锂浓度的增加而降低。因此，在相同下料浓度控制下，电流效率降低，氧化铝反应速度降低，铝电解质体系中的氧化铝浓度逐渐升高。

在7个复杂铝电解质体系中，氟化钾含量与氧化铝浓度的关系如图4所示，其中图4h为研究铝电解系列平均氟化钾含量与氧化铝浓度的关系。氟化钾含量与电流效率的关系如图5所示。从图4可以看出，复杂铝电解质体系中氧化铝的浓度随着氟化钾浓度的增加而增加。从图5可以看出，电解效率随着氟化钾浓度的增加而降低。主要是因为，氟化钾的加入会降低铝电解质体系的导电性能，进而影响反应性能，降低电流效率。此外，钾离子可以在阴极放电，亦可降低电流效率。因此，在控制相同下料浓度下，电流效率降低，氧化铝反应速度降低，铝电解质体系中的氧化铝浓度逐渐升高。由上述分析可知，铝电解质体系中尽量避免含氟化钾。图4 复杂铝电解质体系中氟化钾对氧化铝浓度的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]400kA系列铝电解槽区域氧化铝浓度时空分布研究[J]. 曹阿林,郭林,李靖靖.  有色金属(冶炼部分). 2018(06)
[2]欠量与过量下料对铝电解氧化铝浓度分布影响的数值模拟[J]. 詹水清,杨建红,王贞涛,王军锋.  有色金属(冶炼部分). 2017(12)
[3]500kA大型预焙电解槽氧化铝浓度控制探索[J]. 朱邦成.  低碳世界. 2017(06)
[4]铝电解槽熔体内氧化铝浓度分布的数值模拟[J]. 詹水清,李茂,周孑民,周益文,杨建红.  中国有色金属学报. 2014(10)
[5]锂盐在铝电解中的作用[J]. 曹大力,邱竹贤,王吉坤,石忠宁,阚红敏,班允刚,王兆文.  材料导报. 2006(08)
[6]大型铝电解槽添加锂盐工业试验及应用[J]. 丁吉林,田永,杨叶伟,李钊,杨钢.  有色金属(冶炼部分). 2006(02)
[7]工业铝电解添加碳酸锂的经验和建议[J]. 胡开华,邱竹贤.  轻金属. 1999(02)
[8]碳酸锂添加剂对铝电解槽碳素阳极过电压的影响[J]. 冯乃祥,张明杰,邱竹贤.  轻金属. 1989(07)
[9]铝电解质添加氟化锂的研究[J]. 李德祥,魏庆彬,李源,薛桂兰.  轻金属. 1980(02)

硕士论文
[1]富Li、K工业铝电解质的物理化学性质研究[D]. 陈世月.中南大学 2013



本文编号：3121467