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文檔簡介

1、氧化鋁成分對電解生產(chǎn)的影響 國家經(jīng)濟建設(shè)將要走“以提高資源的利用率,依靠科技促進發(fā)展”的經(jīng)濟路線。而鋁電解是高能耗企業(yè),電解槽是該類企業(yè)中最大的能耗設(shè)備,降低噸鋁直流電耗是節(jié)能有效途徑。影響噸鋁電耗的主要因素從噸鋁直流電耗的計算公式(直流電耗2980×平均電壓÷電流效率)可以看出:降低平均電壓與提高電流效率是降低噸鋁直流電耗的關(guān)鍵。氧化鋁中微量元素過高,必然會導(dǎo)致電解槽電解溫度大幅度下降,爐膛規(guī)整度惡化,電流效率降低,槽底就會被氧化鋁沉淀所覆蓋,造成陽極消耗不均勻,破壞了電解槽工藝制度,降低了電流效率,增高能耗。因此想要降低電解槽平均電壓與提高電流效率,必須控制好原材料氧化

2、鋁質(zhì)量。1  氧化鋁品質(zhì)對電解生產(chǎn)的影響1.1 物理性質(zhì)氧化鋁的物理性能要滿足下列生產(chǎn)要求:在電解質(zhì)中溶解速度快、槽底沉淀少;流動性好,便于風(fēng)動輸送和向電解槽自動添加;在加料和輸送過程中飛揚損失少,能降低氧化鋁單耗,改善環(huán)境;對氟化氫吸附能力強,能提高干法煙氣凈化效果;保溫性能好,能在電解質(zhì)上形成良好結(jié)殼,屏蔽電解質(zhì)熔體,減少熱損失;有效防護陽極氧化,減少陽極消耗1。氧化鋁的流動性、粉塵量、保溫能力,在冰晶石熔體中的溶解速度和吸附氟化氫的能力等物理性質(zhì),主要取決于氧化鋁晶體的晶型、粒度和幾何形狀。氧化鋁具體物理性能指標(biāo)要求見表1。1.2 化學(xué)純度化學(xué)純度方面,要求氧化鋁中雜質(zhì)含量和水

3、分要低。因為氧化鋁中那些電位正于鋁的元素的氧化物,如SiO2、Fe2O3、TiO2等,在電解過程中會被鋁還原,或者優(yōu)先于鋁離子在陰極析出,析出的Si、Fe、Ti進入鋁內(nèi),降低鋁的品位;而那些電位負于鋁元素的氧化物,如Na2O、CaO會分解冰晶石,使電解質(zhì)成分改變,并增加氟化鹽消耗。氧化鋁中的水分同樣會分解冰晶石,一是引起氟化鹽消耗,二是增加鋁中的氫含量,三是產(chǎn)生氟化氫氣體污染環(huán)境。P2O5則會影響電流效率。因此,生產(chǎn)中必須盡可能地降低氧化鋁中的雜質(zhì)含量。2  氧化鋁中微量元素對電解生產(chǎn)的影響鋁電解質(zhì)中微量元素鋰、鉀、鈣、鎂等的含量對電解生產(chǎn)影響很大。氧化鋁中的微量元素對我公

4、司生產(chǎn)影響主要是鋰、鉀等元素,具體影響見表2。2.1 使用高鋰氧化鋁給電解生產(chǎn)造成的影響2.1.1降低電解質(zhì)熔點LiF每升高1%降低初晶溫度79,LiF含量在1%8%,電解質(zhì)熔點差別可高達40602,造成電解溫度差別巨大(900960)。LiF、KF添加對電解溫度影響(如圖1)。2.1.2降低電解質(zhì)中氧化鋁溶解性能1%的LiF能降低電解質(zhì)中氧化鋁溶解度約3%左右,降低氧化鋁溶解速度約5%左右,這和電解質(zhì)成分及氧化鋁類型有密切關(guān)系。2.1.3對電流效率的影響氟化鋰含量越高,槽底就會被氧化鋁沉淀所覆蓋,造成陽極消耗不均勻,破壞了電解槽工藝制度,降低了電流效率,增高能耗,氟化鋰超過7%電解質(zhì)凝固點很

5、低,對電解槽的熱平衡起到不利影響。氟化鋰含量在8%10%的電解質(zhì),會造成經(jīng)濟指標(biāo)極端惡化。氟化鋰含量為3%5%的電解質(zhì),能獲得最佳電流效率和最低能耗。2.1.4對氟化鹽消耗的影響高鋰電解質(zhì)降低過剩氟化鋁量效果明顯,通常1%的LiF減少過剩氟化鋁量為2.1%。2.1.5對槽壽命的影響在電解槽的內(nèi)襯中,較小的鋰離子能替代較大的鈉離子,所以能減少內(nèi)襯的應(yīng)力,延長槽壽命,一般認為可延長12年。2.1.6對產(chǎn)品質(zhì)量與鑄造的影響原鋁中一般含有1030ppm的金屬鋰,鋁錠中鋰超過2ppm以上,鋁液流動變粘滯,鑄造困難,鑄造過程可能出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,甚至?xí)枞麧沧⒖凇d嚭砍^10ppm,板錠、拉絲或其他鑄造件表

6、面將變得非常粗糙,鋁材脆性增加。2.2 使用國產(chǎn)氧化鋁中的微量元素對生產(chǎn)的影響目前國內(nèi)尤其是河南境內(nèi)使用國產(chǎn)氧化鋁比例普遍偏高,其氟化鋰含量有的已超出35%范圍,給電解生產(chǎn)帶來負面影響,主要表現(xiàn)在:(1) 電解溫度大幅度降低;(2) 造成爐膛規(guī)整度惡化,主要表現(xiàn)在爐底沉淀增加,爐幫變薄,液體電解質(zhì)總量增多;(3) 電解生產(chǎn)穩(wěn)定性降低,電壓升高,電壓擺動增加,部分電解槽出現(xiàn)滾鋁;(4) 電流效率降低、能耗增高。爐膛惡化,極距降低且與理論值差別大,過熱度增大等,導(dǎo)致能耗與電效指標(biāo)惡化。3 某廠近3年使用氧化鋁比例及指標(biāo)分析3.1運行分析(1)隨進口氧化鋁比例不斷減小,電解質(zhì)中鋰鹽含量進一

7、步加大,電解質(zhì)分子比不斷升高,槽溫進一步下降,電解槽效應(yīng)越來越多。(2)爐底壓降變化不大,甚至略有下降,這與電解槽大修啟動有關(guān),大修啟動電解槽共124臺,占總數(shù)的48.4%。(3)進口氧化鋁比例雖然逐年下降,氧化鋁中鋰鹽、雜質(zhì)對電解生產(chǎn)也造成了一定影響。但電解溫度、電流效率、平均電壓、直流電耗、爐底壓降及各種能耗基本正常,總體指標(biāo)保持較好,生產(chǎn)穩(wěn)定。(4)平均槽溫四年來降低5,鋰鹽含量5.33%,稍微超標(biāo),綜合壓降、分子比、平均電壓、效率多種因素測算,氧化鋁進口比例最低應(yīng)保持在30%。4  穩(wěn)定生產(chǎn)使用合理氧化鋁比例按以上指標(biāo)計算,若進口氧化鋁比例保持在30%,大約需要一年

8、時間,能使Li、K、Ca含量基本降到或接近于行業(yè)統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn),槽溫上升到930左右,按比例混合后的氧化鋁流動性和溶解性能基本滿足電解生產(chǎn)的正常要求。4.1 按30%或50%進口比例配比進口氧化鋁措施一:按30%或50%進口比例配比進口氧化鋁,具體使用氧化鋁量(見表7)。表7 按30%或50%進口比例核算需用進口氧化鋁量每月需氧化鋁量(萬t)0.9621每年需氧化鋁量(萬t)11.54524.2 進口氧化鋁和山東或廣西氧化鋁搭配使用措施二:進口氧化鋁和山東或廣西氧化鋁搭配使用,具體使用氧化鋁量(見表8)。4.3 公司高鋰鹽電解質(zhì)與國內(nèi)廠家低鋰鹽電解質(zhì)置換措施三:山東一廠、山東二廠與四川廠家三家鋁廠電解質(zhì)塊鋰鹽含量較低,建議和以上三家按1:1比例置換電解質(zhì)塊。5結(jié)論5.1在電解生產(chǎn)過程中,氧化鋁中微量元素含量對電解槽生產(chǎn)至關(guān)重要。含量過高會造成、電解溫度大幅度降低、造

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