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電解鋁工藝中鈉冰晶石電解體系的影響因素

文檔作者：楊運(yùn)川文檔來源：貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月13日
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第31卷第2期(總第122期)
2012年4月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．31 No．2(Sum．122)
Apr．2012
電解鋁工藝中鈉冰晶石電解體系的影響因素
楊運(yùn)川
(貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽550003)
摘要：基于鈉冰晶石電解質(zhì)體系，比較了NasAIF6一A1Fs—CaF2(3％)一Ak03體系和Na。AIF。一AIF3一CaFz(3％)一
LiF(1％)一AI：O。體系液相線溫度和電導(dǎo)率。結(jié)果表明：得出LiF在體系中雖有利于降低液相線溫度和改善
體系的導(dǎo)電性．但不是主要影響閑紊。Al。0s的溶解度和AIF。的剩余量才是影響體系的主要因素；而且AlF3
的剩余量與Al。03的溶解度成反比，合理選用AlF3的配比是體系的關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞：鈉冰晶石}電解質(zhì)；電解鋁；液相線溫度；電導(dǎo)率
中圖分類號：TF803．27；TF82l 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009—2fil7(2012)02—0089—03
解電鋁原料為純度較高的固態(tài)氧化鋁，其熔
點(diǎn)高達(dá)2 050℃。固態(tài)氧化鋁可以部分溶解在熔
點(diǎn)較低的冰品石熔融液中形成均勻熔體，且具有
良好的導(dǎo)電性，所以可通過電解冶煉法提煉鋁。
目前常用的電解法是霍爾一埃魯特法[】]，以Al：0。
為原料，冰晶石或冰晶石基混合熔鹽為電解質(zhì)，在
高溫下對溶解在電解質(zhì)中的Al：0。進(jìn)行電解提
取金屬鋁。該方法致命的缺點(diǎn)在于電解溫度過
高，能耗較高，且副反應(yīng)較多，環(huán)境污染嚴(yán)重。迄
今為止，降低電解鋁過程的能耗和減少副反應(yīng)主
要有2種措施：一是選用合適的電解質(zhì)體系；二是
優(yōu)化設(shè)計(jì)電解槽及T藝。
電解質(zhì)必須滿足以下條件：1)密度介于精煉
鋁和陽極合金之間；2)導(dǎo)電率高；3)不與筑爐材料
發(fā)生反應(yīng)；4)操作溫度下?lián)]發(fā)少，化學(xué)穩(wěn)定性高；
5)活性比鋁高；6)熔點(diǎn)略高于鋁。滿足這些條件
的物質(zhì)一般為Na、Ba、AI、Ca和Mg的氟化物或
氟氯化物比1]。
通過對Na3A1F6一AIF3一CaF2(3％)一A1203體
系和Na。AIF。一AIF3一CaF2(3％)一LiF(1％)一A1203
體系的液相線溫度和電導(dǎo)率進(jìn)行比較，研究了體
系電解質(zhì)組成對電解的影響。
1 鈉冰晶石電解質(zhì)體系
冰晶石由NaF和AlF3組成，所以電解質(zhì)基
本體系可以分為3種：1)NaF_A1F3二元系；2)
Na3AIF6一Al 203二元系；3)Na3AIF6一AIF3一A1203
三元系。在這些基本體系中，輔以堿金屬或堿土
金屬鹵化物作添加劑，可降低電解質(zhì)液相線溫度。
1．1 Na3AIF‘一AIF3-CaF2(3％)-A1203體系
低熔點(diǎn)電解質(zhì)體系的物理化學(xué)性質(zhì)見表l。
表1 Na，AIF‘-AIB—CaF2(3％)一A1203體系的
物理化學(xué)性質(zhì)(液相線溫度以上20℃)
MR“過訾咿D(zhuǎn)M“03舅解度7(￡祭)液相訾剮
由表1可見，減小MR的值，即鋁酸鈉溶液
中所含苛性堿與氧化鋁的物質(zhì)的量比，能夠降低
液相線溫度，同時(shí)降低Alz 03的溶解度，增大電
解質(zhì)的電阻。降低液相線溫度能夠降低電解鋁所
需能量，減少副反應(yīng)的發(fā)生及有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生，
但AI。0。溶解度的降低及電阻率的增大會(huì)降低
生產(chǎn)效率，增大電能損耗。由圖1看出，鈉冰晶石
電解質(zhì)體系中A1F。的過剩量與Al。0。的溶解度
成反比，換言之，通過添加AlF3來降低電解質(zhì)體
收稿日期：2011一07—23
作者簡介：楊運(yùn)川(1986一)，男，四川廣安人，碩士，助理工程師，主要研究方向?yàn)樘筷枠O制備工藝及電解鋁工藝。
萬方數(shù)據(jù)
·90· 濕法冶金2012年4月
系的液相線溫度可使Alz03溶解量大幅度下降。
圈1 AlF，過剩量和A12傷溶解度的關(guān)系
1．2 N碼hlF．-A眠-∞：(3％)-UF(1％)·A12Q體系
Na，AIF。一AlF3-CaF2·LiF_A120。電解質(zhì)體系
液相線溫度經(jīng)驗(yàn)公式[5]為
t---1 011+0．14w(AIF。)一
0．072w2。5(AIF3)+O．0051w3(A1F3)一
10w(LiF)+0．736wl‘3(LiF)+
0．063(訓(xùn)(AIF3)·鉀(LiF))1’1—
3．19w(CaF2)+0．03∥(CaF2)+
0．27(甜(AIF3)·w(CaF2))“7—
12．2w(A1203)+4．75w1‘2(A120。)， (1)
式中：t為液相線溫度，℃，計(jì)算有效范圍800～
1 011℃；銣。為組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。
對照表1所給成分，考察上述電解質(zhì)體系中
添加1％LiF對電解質(zhì)體系液相線的影響，按式1
計(jì)算，結(jié)果見表2。式(1)中，電解質(zhì)體系的液相
線溫度主要由A1F。的過剩量和Al。0。的溶解度
共同決定，電解質(zhì)體系中LiF和CaFz質(zhì)量分?jǐn)?shù)
對液相線溫度也有影響。
裹2 N如AIF6-AIB-caFz(3％)-LiF(1％)·Ah03體系的
物理化學(xué)性質(zhì)(液相線溫度以上20℃)
“過剩AIF3)／ A1203 w(CsF2)／w(1。iF)／ 電導(dǎo)率／ 液相線
％ 溶解度／％ ％ ％ (s·鋤一1)溫度／℃
線性回歸方程
Ink=1．977—0．0200w(A1203)一
0．0131w(AIF3)一0．0060w(CaF2)一
0．0106w(MgF2)一0．0019w(KF)+
0．0121w(LiF)一1204．3／T， (2)
式中：正為電導(dǎo)率，S／era；T為液相線溫度，K，范
圍從液相線溫度至1 090℃；硼n為組分的質(zhì)量分
數(shù)，％。因叫(MgF：)的取值范圍為0～14％，
w(KF)的取值范圍為0～15％，所以，硼(MgF：)
和謝(KF)可以取值0。計(jì)算結(jié)果見表2。根據(jù)式
(2)，影響電解質(zhì)體系電導(dǎo)率的最主要因素是液相
線溫度，而液相線溫度又是由硼(Al：O。)和
w(A1F。)共同決定，其余的依次為∞(LiF)>
鋤(MgF2)>們(CaF2)>∞(KF)。這些物質(zhì)中只
有LiF的摻入對體系導(dǎo)電性有利。
比較表l和表2中電解質(zhì)體系的液相線溫度
和電導(dǎo)率(圖2，3)可以看出：LiF的添加在一定程
度上降低了鈉冰晶石電解質(zhì)體系的液相線溫度；
但隨著AIF。過剩量的增大，LiF降低電解質(zhì)體系
液相線溫度的作用越來越小。說明LiF的加入對
降低電解質(zhì)體系液相線溫度方面影響不大，但卻
改善了體系的電導(dǎo)率。
990
p 950
越
要9lo
翼
攥870
830
0 1 2 3 4 5
“LiF)甩
圍2 uF的添加對電解質(zhì)體系液相線溫度的影響
產(chǎn)
。目
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巴
蔣
刪
咖
Hive§等在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了Na3AIF。一
圖3啊的添加對電解質(zhì)體系電導(dǎo)率的影響
AlF3一CaF2一MgF。一LiF-KF—Al。O。體系電導(dǎo)率的
O
5
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5
O
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萬方數(shù)據(jù)
第31卷第2期楊運(yùn)川：電解鋁工藝中鈉冰晶石電解體系的影響因素·91·
2 結(jié)論
Na3．AlF6一AIF3一CaF20(3％)-A120。體系和
Na，,AlE5一AlF3-CaFz(3％)-LiF(1％)一A1203體系的
液相線溫度主要受Al。Q和～F3的影響，LiF的
影響不是主要的；影響體系電導(dǎo)率的因素主要是
Al：Q和～F3，而LiF的加入增大了體系電導(dǎo)率。
合理確定AIF。和LiF的摻入量有利于改善
電解質(zhì)的電解效果。
參考文獻(xiàn)：
DI Grjotheim K．鋁電解：霍爾一埃魯特法[J]．《輕金屬》編輯部
譯。輕金屬．1978(5)：46 53
E23顫非亞．三層液電解精煉法生產(chǎn)精鋁口]．鋁鎂通訊，2003
(2)149 51．
[33 Thoastad J．Alternative Electrolyte Compositions for Alu·
mlnium Electrolysis[J]．Trans Inst Mira Metall：Sect CI
Miliner ProcessExtrMetall．2005。114(3)：188．
[4]Orjotheim K．Krande H．Physico-chemicM Properties of
Lowmehing Baths in Aluminium ElearolysisD]．Metallur—
gy，1985，39(6)j510—513．
[5]weiChen-iuan，Lai Yan-qing，Li Jie，et al,LiquidusTemperatures
ol‘System Na3AIF6一KJAIF6--AIF3 for Aluminum Electrolysis
at Lower Temperature[J]．Chemical Research in
ChineseUniversities，2011，27(6)：1019-1022．
Effect Factors of Sodium-cryolite Electrolysis System in Electiolytic Aluminum Process
YANG Yun-chuan
(Guiyang Aluminium—Magnesium Design&amp;amp;Research Institute．Guiyang 550003．China)
Abstract：Based 013．sodium-cryolite electrolyte system，hquidus temperature and conductivity of
Na3AIF6-A1F3·-CaF2(3％)一A1203 and Na3．AIF6,-A1F3-CaF2(3％)一LiF(1％)一A1203 system are compared．
The main effect[actors of the systems are solubihty of A12 03 and remaining amount of AIF3．The
remaining amount of AIF3 is inversely proportional to solubility of A12 03．Adding LiF can reduce the
liquidus temperature and improve electrical【conductivity Of the systems，so selecting the ratio of A1F3
legifimatdy is most important to the systems,．
Key words：sodium—cryolite；eleetrolytetliquidus temperature；dectrical-conductivity

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