[发明专利]铝电解过程中的电解质补充体系及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解质，尤其涉及铝电解过程中的电解质补充体系及其制备方法。

背景技术

目前铝电解工业仍采用传统的Hall-Heroult法，电解质一直以冰晶石-氧化铝为基本体系，其中冰晶石往往采用的是六氟铝酸钠。随着铝电解过程的进行，六氟铝酸钠和氧化铝不断地被消耗，因此为保证铝电解的持续进行，需要往电解质基本体系中分别补充电解质和氧化铝。现有的电解质补充体系主要包括氟化铝、六氟铝酸钠，电解温度在整个铝电解过程中需维持在960℃左右，电能消耗高，这主要是因为电解质的初晶温度高，且为使氧化铝保持较好的溶解度，需保持一定温度的过热度。

工业上制备冰晶石的方法一般为合成法：将无水氢氟酸与氢氧化铝反应，生成氟铝酸，然后在高温下与氢氧化钠或氢氧化钾反应，再经过滤、烘干、熔融、破碎，制得冰晶石；用此法合成的冰晶石的分子比m=3.0，熔点较高。现有的工业合成法制得的冰晶石其分子比为m=2.0~3.0之间，难以获得分子比m=1.0~1.5之间较为纯净的低分子比冰晶石。

因此，现有技术存在电解能耗高，电解质补充体系不够理想的缺点。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，发明人在电解质补充体系的选择以及制备方法方面进行了大量的探索，预料不到地发现，以包括低分子比冰晶石的电解质补充体系代替现有的电解质补充体系用于铝电解，无需改变现行的电解工艺即可明显降低铝电解过程中的电解温度，从而降低电能消耗，减少氟化物的挥发损失，降低综合生产成本。

本发明提供一种铝电解过程中的电解质补充体系，包括低分子比冰晶石，所述低分子比冰晶石选自mKF·AlF₃、nNaF·AlF₃或其混合物，所述m为1~1.5，所述n为1~1.5。

采用上述技术方案，本发明提供的电解质补充体系用于铝电解工业，氧化铝的溶解性能得到改善，从而降低了电解温度，降低了电能消耗，减少了氟化物的挥发损失，提高了电解效率，降低了综合生产成本。

作为本发明的进一步改进，所述低分子比冰晶石选自mKF·AlF₃，所述m为1、1.2或1.5。氧化铝在3NaF·AlF₃熔融液体中的溶解度约为7g/L，而与3NaF·AlF₃相比，氧化铝在                                                、KF·AlF₃和熔融液体中的溶解度均在15~20g/L的范围内，溶解度大幅上升；低分子比钾冰晶石（包括、KF·AlF₃和）组成的电解质补充体系的加入，可使电解温度明显下降，最终降低至800~850℃。

作为本发明的进一步改进，所述低分子比冰晶石选自mKF·AlF₃与nNaF·AlF₃的混合物，mKF·AlF₃与nNaF·AlF₃的摩尔比为1：1~1：3，所述m为1、1.2或1.5，所述n为1、1.2或1.5。氧化铝在3NaF·AlF₃熔融液体中的溶解度约为7g/L，而氧化铝在和以1：1的摩尔比组成的体系中的溶解度为12g/L，氧化铝在KF·AlF₃和NaF·AlF₃以1：1的摩尔比组成的体系中的溶解度为15g/L；低分子比冰晶石混合物（由mKF·AlF₃和nKF·AlF₃以1：1~1：3的摩尔比组成）组成的电解质补充体系的加入，可使电解温度下降，最终降低至850~900℃。

作为本发明的进一步改进，所述低分子比冰晶石选自nNaF·AlF₃，所述n为1、1.2或1.5。氧化铝在3NaF·AlF₃熔融液体中的溶解度约为7g/L，而与3NaF·AlF₃相比，氧化铝在、NaF·AlF₃和熔融液体中的溶解度分别在7~10g/L的范围，溶解度略有上升；低分子比钠冰晶石（包括、NaF·AlF₃和）组成的电解质补充体系的加入，可使电解温度下降，最终降低至900~960℃。