[发明专利]一种铝电解质中锂钾含量的控制方法

说明书

本发明的一种铝电解质中锂钾含量的控制方法，包括以下步骤：当铝电解质中氟化锂含量大于3wt％或氟化钾大于2wt％时，在烟气管道上增设固体挥发物过滤器，电解烟气排入固体挥发物过滤器，得到固体挥发物和初步过滤后的电解烟气；将初步过滤后的电解烟气排入干法净化系统，得到的载氟氧化铝输入需要降低铝电解质中锂钾含量的铝电解槽内；当铝电解质中氟化锂含量小于2wt％或氟化钾含量小于1wt％时，将固体挥发物加入需要提高铝电解质中锂钾含量的铝电解槽内，或将固体挥发物制备阳极保护环后包裹于阳极钢爪上。本发明能够平稳调整铝电解质中的锂钾含量。

技术领域

本发明属于有色金属铝冶炼领域，具体涉及一种铝电解质中锂钾含量的控制方法。

背景技术

从1886年至今，Hall-Héroult的冰晶石-氧化铝熔盐电解法，一直是铝冶炼工业的主流方法。冰晶石-氧化铝熔盐也称之为铝电解质，它在铝电解过程溶解氧化铝，并把氧化铝经电解还原为金属铝的反应介质。

由于我国生产工业氧化铝的矿源、制备工艺等原因，导致国产工业氧化铝中不同程度的含有氧化锂或氧化钾。这些氧化锂或氧化钾随氧化铝进入铝电解质中后形成氟化物(通常简单的认为是氟化锂或氟化钾)，并不断富集，最终达到一个平衡浓度。氧化铝中氧化锂和氧化钾的含量通常决定了铝电解质中氟化锂和氟化钾的平衡浓度。氧化铝中氧化锂或氧化钾含量越高，铝电解质中氟化锂和氟化钾的平衡浓度也就越高。

氟化锂和氟化钾对铝电解质的物化性能影响很大，如初晶温度、氧化铝饱和溶解度及溶解速度、电导率、粘度及表面张力等。铝电解质的物化性能又决定着电解过程温度的高低以及电解过程是否顺利，并且在很大程度上影响着铝电解的能耗、产品质量和槽寿命，因此其对电解过程非常重要。

氟化锂和氟化钾在铝电解质中含量适当时，对铝电解过程是有益的。特别是氟化锂，它可以提高铝电解质的电导率，有利于降低电解槽的电压，从而达到节能的效果。通常认为最佳氟化锂含量为3wt％。氟化钾能够提高氧化铝在铝电解质中的饱和浓度，尽管其能够略微降低铝电解质的电导率，但含量较低时(小于2wt％)并没有显著影响。然而，当氟化锂和氟化钾在铝电解质中含量过高时，都是有害的。通常认为，当氟化锂含量超过5wt％，氟化钾超过3wt％都会对电解过程产生显著影响。例如：大幅降低初晶温度、大幅降低氧化铝溶解速度，导致电解温度过低、氧化铝大量沉淀、炉底压降升高、电压摆动、电流效率降低、能耗增加，甚至还会导致槽寿命降低。

因此，控制铝电解质中的锂钾含量，对于铝电解企业来说非常重要。我国电解铝企业由于采用的工业氧化铝不同、槽龄不同，导致不同企业电解质组份中氟化锂和氟化钾含量差异很大，有的企业需要降低锂钾含量，有的企业则需要提高锂钾含量。

对于需要降低锂钾含量的企业，通常采取的措施是：1)改用氧化锂、氧化钾含量低的工业氧化铝，或在原有氧化铝的基础上混配一定比例氧化锂、氧化钾含量低的工业氧化铝，从而降低铝电解质中锂钾的平衡浓度；2)从其它企业采购或置换氟化锂、氟化钾含量低的铝电解质，加入自己企业的铝电解槽中，对铝电解质的锂钾含量进行稀释。

对于需要提高锂钾含量的企业，通常采取的措施是：1)往铝电解槽中添加碳酸锂或氟铝酸钾；2)从其它企业采购或置换氟化锂、氟化钾含量高的铝电解质，加入自己企业的铝电解槽中，对铝电解质的锂钾含量进行提高。

目前，这些调整措施能有效调整和控制铝电解质中的锂钾含量，但涉及的物料需要大量采购或运输，会给企业带来经济成本的显著提升。因此，电解铝企业仍需要一种有效、同时成本较低的控制和调整铝电解质锂钾含量的方法或措施。

发明内容

本发明的目的就是针对企业当前调整和控制铝电解质中锂钾含量措施的经济成本较高的问题，提供一种有效且成本相对较低的铝电解质锂钾含量控制方法，本发明方法能够在不改变电解铝企业使用的工业氧化铝的质量、种类及配比等条件下，平稳调整铝电解质中的锂钾含量。

本发明采用以下技术方案：