[发明专利]适合于酸法氧化铝电解工艺的电解质体系及其应用

说明书

本发明提供一种适合于酸法氧化铝电解工艺的电解质体系及其应用，所述电解质体系包括组分I和组分II；组分I为酸法氧化铝，组分II包括冰晶石和添加剂；所述添加剂包括氟化钠、氟化铝、氟化锂、氟化镁、氟化钙和氟化钾，且所述电解质体系中氟化钠和氟化铝的分子比为2.4‑2.7，所述氟化锂、氟化镁和氟化钾在所述组分II中的质量分数分别均≤3％，氟化钙的质量分数＜7％。本发明提供的电解质体系为特别适合于酸法氧化铝电解工艺的电解质。

技术领域

本发明属于铝电解技术领域，特别是涉及区别于传统碱法氧化铝的酸法氧化铝铝电解工艺电解质及其应用。

背景技术

现代铝电解工业采用冰晶石(Na₃AlF₆)作为炼铝原料氧化铝(Al₂O₃)的溶剂，并使用炭素电极经熔盐电解法生产金属铝锭。

传统铝电解使用的氧化铝原料是经拜尔法(或结合烧结法)从高品位铝土矿中提取而来，由于浸出环节中使用氢氧化钠(NaOH)溶液从铝土矿中溶出三水铝石/一水铝石，因此又称为碱法氧化铝。区别于碱法氧化铝，由神华准能公司提出的使用盐酸(HCl)从粉煤灰等低品位铝土矿中溶出、提取氧化铝的工艺所制取的酸法氧化铝，其物理化学性质例如化学成分、物相组成、比表面积、粒度、松装密度、表面形貌等方面与碱法氧化铝存在较大差异。这些差异导致酸法氧化铝在冰晶石溶剂中的溶解过程与碱法氧化铝存在不同。简单的将酸法氧化铝直接加入适合于碱法氧化铝电解的冰晶石溶剂中将导致电解过程出现问题，电流效率降低。

目前铝电解工业上几乎全部采用碱法氧化铝(由拜耳法生产)来生产原铝，还没有使用酸法氧化铝作为铝电解原料的先例。随着我国高品位铝土矿资源的减少，结合废弃粉煤灰资源回收利用的酸法氧化铝生产工艺是一种新方法。随之提出的适合酸法氧化铝铝电解工艺技术参数的制定也是亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种适合于酸法氧化铝电解工艺的电解质体系。

本发明提供以下技术方案以达到其目的：

本发明提供一种适合于酸法氧化铝电解工艺的电解质体系，包括组分I和组分II；组分I为酸法氧化铝(即需电解的氧化铝)，组分II包括冰晶石和添加剂；所述添加剂包括氟化钠、氟化铝、氟化锂、氟化镁、氟化钙和氟化钾，且所述电解质体系中氟化钠和氟化铝的分子比为2.4-2.7，所述氟化锂、氟化镁和氟化钾在所述组分II中的质量分数分别均≤3％，氟化钙的质量分数＜7％。

所述氟化锂、氟化镁和氟化钾在所述组分II中的质量分数分别均为≤3％，优选为＞0且≤3％；氟化钙的质量分数＜7％，优选为＞0且＜7％；氧化铝(来自酸法氧化铝)每次的投料量为组分II总质量的1-3％，电解质中氟化钠和氟化铝的分子比(即摩尔比)优选为2.5-2.7；采用这种电解质体系，能使酸法氧化铝在冰晶石中获得较大的溶解速度，且不会对铝电解工艺带来不良影响。

本发明中，所述的分子比均指电解质体系中氟化钠和氟化铝的摩尔比。

一些优选实施方式中，所述电解质体系的组分II包括如下质量百分比的各组分：

氟化铝35-45％，优选38-42％；

氟化钠38-46％，优选41-46％；

氟化锂0-3％，优选1-3％；

氟化镁0-3％，优选1-3％；

氟化钙≥0且＜7％，优选≥2％且＜7％；

氟化钾0-3％，优选1-3％；

其余为冰晶石。