專利名稱：一種鋁電解用鉀鹽體系電解質的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁電解用鉀鹽體系電解質。 技術背景鈉冰晶石-氧化鋁熔鹽法電解是現在大型預焙鋁電解槽生產金屬鋁的首選方法。但是多年來的實踐證明，該法電解溫度高(940~960°C)、氧化鋁溶解度低、 導電率低(約2S/cm2)、能耗高和污染大的缺點。電解質是電解槽的血液，電解質體系的組成與穩定決定著鋁電解生產質量 和穩定。而電解質體系的優良與否由電解質的各種物性來體現，同時電解質體 系的組成決定著電解質體系的物性。對于添加劑的研究是鋁電解行業一直以來 的課題。近來有些研究傾向于向原有電解質中添加大量的KF (2%~10o/。，專利 申請號200610051113.X)或K3AlFe (50%~80%，專利申請號200510011143.3)， 以大幅度降低電解溫度，但是研究表明，這些組成的電解質均需要配備特殊設 計的電解槽，如果用在現有的工業鋁電解槽上，由于其鉀鹽含量高，會嚴重腐 蝕內襯及陰極，而且揮發損失會明顯增大，這最終將會導致槽壽命縮短、對環 境的危害增大。發明內容本發明的目的在于針對上述己有技術存在的不足，提供一種可以在較低初 晶溫度下，在不增加電解質揮發損失及其對電解槽內襯和陰極腐蝕的情況下， 提升氧化鋁在電解質中的溶解速度和溶解度，且具有較高的電導率鋁電解用鉀 鹽體系電解質。本發明的目的是通過以技術方案實現的。一種鋁電解用鉀鹽體系電解質，其特征在于它由LiF、 CaF2、 MgF2、 K3A1F6、 A1203、 Na3AlF6和A1F3配制而成；按質量比計算，各組分所占比例為LiF 0.5%~3.0%， CaF23.0%~6.0%， MgF2 1.0%~2.5%， K3A1F6 0~5.0%，其余為Na3AlF6 和A1F3，其配比控制電解質分子比(NaF與A1F3的摩爾比)在2.0~2.4。本發明的一種鋁電解用鉀鹽體系電解質，電解質的初晶溫度為880~910°C， 當過熱度20'C時，氧化鋁在其中的飽和溶解度為12.0%~15.0%，且氧化鋁的溶 解速度明顯提高，電導率在2.4~2.5S/cm。本發明與現有鋁電解技術相比，作業溫度有所降低，氧化鋁的溶解速度和 溶解度明顯提高，而且LiF添加量很少(申請號為200610051113.X的專利中LiF 含量2%~40%)，有時原料帶入的LiF量就能夠滿足要求，所以該發明的應用不 僅能降低槽電壓、有效地減少噸鋁氟化物揮發損失， 一定程度上改善電解車間 生產環境、延長槽壽命，而且由于LiF添加量少甚至為零，它還具有較低的生 產運行成本；此外，由于本電解質體系對電解槽內襯和陰極的腐蝕較小，所以 它可以直接應用于現代鋁電解工業生產。
具體實施方式
一種鋁電解用鉀鹽體系電解質，其特征在于它由LiF、 CaF2、 MgF2、 K3A1F6、 A1203、 Na3AlF6和A1F3配制而成；按質量比計算，各組分所占比例為LiF 0.5% 3.0%， CaF2 3.0o/。~6.0%， MgF2 1.0%~2.5%， K3A1F6 0~5.0% (折合KF 0~].6%)，其余為Na3AlF6和A1F3，該配比控制電解質分子比(NaF與A1F3的摩 爾比)在2.0 2.4，按常規方法配制成電解槽所用電解質。取LiF 1.5%， CaF26.0%， MgF22.0%， K3A1F60， Al2O3 2.00/o，其余為Na3AlF6 和AlFp該配比控制電解質分子比(NaF與A1F3的摩爾比)為2.0，按質量百分 比稱量好，均勻混合后放入鋁電解槽中供生產用。在此組分下，電解質初晶溫 度88(TC，過熱度20'C時，氧化鋁的飽和溶解度為12.0%。實施例2取LiF1.00/。， CaF25.0%， MgF21.5%， K3A1F6 2.5% (折合KF 0.8%)， A1203 2.0%，其余為Na3AlF6和A1F3，該配比控制電解質分子比(NaF與A1F3的摩爾 比)為2.2，按質量百分比稱量好，均勻混合后放入鋁電解槽中供生產用。在此 組分下，電解質初晶溫度882。C，過熱度2(TC時，氧化鋁的飽和溶解度為13.3%。實施例3取LiF1.00/0， CaF25.0%， MgF21.5%， K3A1F6 5.0% (折合KF1.60/。)， A1203 2.5%，其余為Na3AlF6和A1F3，該配比控制電解質分子比(NaF與A1F3的摩爾 比)為2.4，按質量百分比稱量好，均勻混合后放入鋁電解槽中供生產用。在此 組分下，電解質初晶溫度91(TC，過熱度2(TC時，氧化鋁的飽和溶解度為15.0%。
權利要求
1.一種鋁電解用鉀鹽體系電解質，其特征在于它由LiF、CaF2、MgF2、K3AlF6、Al2O3、Na3AlF6和AlF3配制而成；按質量比計算，各組分所占比例為LiF0.5％～3.0％，CaF2 3.0％～6.0％，MgF2 1.0％～2.5％，K3AlF6 0～5.0％，其余為Na3AlF6和AlF3，其配比控制電解質分子比在2.0～2.4。
全文摘要
本發明涉及一種鋁電解用鉀鹽體系電解質，其特征在于它由LiF、CaF<sub>2</sub>、MgF<sub>2</sub>、K<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、Na<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>和AlF<sub>3</sub>配制而成；按質量比計算，各組分所占比例為LiF 0.5％～3.0％，CaF<sub>2</sub> 3.0％～6.0％，MgF<sub>2</sub> 1.0％～2.5％，K<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub> 0～5.0％，其余為Na<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>和AlF<sub>3</sub>，其配比控制電解質分子比(NaF與AlF<sub>3</sub>的摩爾比)在2.0～2.4。本發明在加入少量K<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub>的基礎上對現有工業電解質成分進行了改良，經過改良后的電解質不僅初晶溫度明顯降低，且在不增加其揮發損失和對電解槽陰極及內襯材料腐蝕的前提下，很大程度地增加了氧化鋁在其中的溶解速度、提升了氧化鋁在其中的溶解度，具有較高的電導率。
文檔編號C25C3/18GK101255574SQ200710179620
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月17日 優先權日2007年12月17日
發明者張延利, 徐建華, 邱仕麟 申請人:中國鋁業股份有限公司