高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施

高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施

李卫峰

陕西有色榆林新材料集团有限责任公司铝业分公司电解二车间    陕西省榆林市    719000

摘要：为提升高锂电解质的控制能力，保证铝电解的生产效率，本文从铝电解的生产环节着手，以通过各种调节手段实现生产方式。生产设备、生产策略的优化目标。经研究发现，目前电解铝的行业难题为氟化锂的富集问题，其影响着铝电解的生产质量，如何控制已经成为其中的难题，需要生产单位及生产研究人员加强研究，最终改善高锂电解质生产效率。

关键词：高锂电解质；铝电解生产；改善措施

前言：目前，在我国冶金行业的不断发展中，科学技术也获得了一定的实体行业的支持，铝土资源达成了高效使用的目标，氧化铝、电解铝可以被迅速释放。但是，针对不同区域、质量的铝土资源，其在铝电解生产中的生产效率与质量也各不相同，尤其是锂盐富集的状态下，铝电解槽的运转能力更是受到了一定的影响，电解工艺操作与经济指标保证的目标也将随之受到影响。

二、氟化锂对铝电解生产的影响

（一）对电解温度的影响

氟化锂可以降低电解质的初晶温度，以往的铝电解生产环节，为实现降低槽温的目标，降低电解质的损耗效率，保证电流的运行效率，人们会选择添加剂达成此种目的，使用的材料为碳酸锂，该电解槽的槽温主要为950℃以上[1]。但是过高的温度或造成电解槽锂盐含量升高，氟化锂含量超出预计标准（≥5%）最终导致电解槽温度下降的问题出现，温度降至25℃左右，其和温度之间的关系也随之显现。

（二）对氧化铝溶解度的影响

氧化铝在冰晶石熔盐电解质中，溶解速度与多重因素都有紧密地联系，尤其是温度、搅拌以及过热度等因素，尤其是电解温度，氧化铝在溶解之中，高温电解体系的使用效果更佳[2]。电解质中若高锂盐过高。则其在降低电解质的过程中，也将导致氧化铝的溶解速度受到影响。

（三）对铝电解工艺操作及经济指标的影响

1、对工艺操作的影响

低温铝电解质生产之中，高理电解质技术的应用要求较高。在此技术的应用之中，铝电解的选择温度标准为7.5℃左右[3]。若温度超标，或是温度未达到此标准，则将导致电解液粘度升高，且出现大量的沉淀，阳极效应频繁出现，不利于电解质的运行与应用，为有效控制其中出现的过热情况，操作人员需要对于其中的电压、分子比、两个能级、材料数量和材料频率等进行确认。操作技术的使用之中，受低温电解槽自身的敏感性影响，氟化锂含量较高的电解槽需按照规定期限加以检查，并在固定期限内完成维护工作，并时刻关注槽温与电解液的水平，提升外壳材料的检查质量。

2、对经济指标的影响

在过热温度超出8℃，且处于9℃左右时，高锂电解质含量较高的电解质电极温度无法达到预期的过热度标准。其在低温状态下，氧化铝的溶解需要无法满足。经研究表示，氧化铝的溶解速度中，受到温度的影响较为明显[4]。在氟化锂电解质的溶解之中，电解槽经常出现电解槽炉底沉淀物增加、结壳增加等问题，这样的状态下，电解槽中的电流可能会出现不稳定的问题，水平电流也随之上升，阳极效应处于增加的状态，电压针波动幅度大。对应的问题为电流效应相对较高，电解耗能问题随之出现，物料的损失提升，电解槽受到破坏，无法保证其预计的使用寿命，操作的员工工作强度提升。这也在一定程度上反映出了其经济指标的问题。

三、铝电解高锂电解质生产的改善措施

（一）利用槽大修置换电解质

电解槽的设计中，其使用寿命通常为48000h，受到寿命或是电解槽问题影响的设备，务必停止运转，在维护与维修之中，保证其生产能力，随后可再次应用于生产环节[5]。在维修之后，针对冰晶石的使用，维修单位通常会选择使用其替代品以提升电解质能力。其中，高分子冰晶石、电解质粉等都是应用于其中的主要材料。为改善氟化锂对铝电解生产产生的影响问题，可以选择使用高分子，最科学的方式就是在槽电解质工作展开的初始阶段就进行氟化锂的含量控制，这样，即使在其中含有高分子冰晶石与电解质粉，也能为铝电解生产质量提升提供支持。

某电解厂在展开电解槽的处理之中，选择对于该电解槽进行维修与整改，以控制其中存在的氟化锂含量，以保证铝电解的生产效率。经下表中内容反映可知，槽电解质中的氟化锂在大修前后的工作中，差异较大，且在大修之后的氟化锂含量都降到了1%左右，更是有四组电解质中的氟化锂含量并未超过1%[6]。

表1  槽大修前后电解质中LiF含量（%）

（二）适当提高低锂盐

氧化铝的生产之中，氧化铝的使用可以选择掺杂使用低锂盐含量的材料，这能够达成缓解电解质中含有氟化锂的增加。氧化铝之中，含有的微量杂质之下，锂元素是其中产生氟化锂的主要原因。

例：某电厂在进行实践之中，选择混合使用不同参数标准或是不同生产厂家的氧化铝，其质量分数呈现出各不相同的情况，氧化铝的使用之中，其中的氟化锂含量的增加速度得到制约，且在适量的氟化锂添加之后，槽温可以达成控制的目标，电流的流通需求也随之获得满足。

（三）升级氧化铝下料控制

氧化铝浓度控制之中，低温电解质生产质量获得保证，系统高温氟化锂也随之生成，这可以尽可能减少氧化铝溶解不及时造成的各种沉淀物问题，以减少氟化锂对于日常生产造成的影响。

例：某电解铝厂的升级之后，电解槽控制系统也随之得到了升级，在各项参数的获取中也更加灵敏，控制范围随之增加，尤其是电解质的含氧化铝处理之中、同时，在部分电解槽的控制之中，使用的合金不沾包打壳锤头，稳定氧化铝能定时、竖立的进入电解槽之中，下料器为其中主要使用的材料，可以有效避免堵料造成的堆料问题，以减少人工处理影响生产效率的情况，并规避氧化铝浓度降低造成生产质量不达标的情况，以此改善高锂低温电解生产的槽运行情况。

（四）优化工艺技术标准

针对氟化锂对电解质初晶温度变化产生的影响问题，具体的工作展开之中可以选择科学提升电解质分子的形式展开，以适当加大过热度，保持电解质过热度的温度（12.5℃），并且可以在低压运行状态下增加电解质的导电效率，减少电解质的粘度问题，提升电解质的溶解能力，以此保证槽内的电流流转效率，减少生产中出现的各种能耗。

结束语：综上所示，铝电解生产之中，高锂电解质在其中有着重要影响，其决定着生产的效率与质量，为有效解决其中存在的各种问题，本文从问题处出发，了解其中的效率问题，以此在其中制定相应的解决策略，为之后铝电解生产工作提供相应的建议，具体的策略为，利用槽大修置换电解质、适当提高低锂盐、升级氧化铝下料控制、优化工艺技术标准几个方面。

参考文献：

[1]章烈荣.Li、K富集对铝电解生产的影响[J].有色冶金节能，2022,38(02):35-39.

[2]葛贵君.铝电解生产“4221”精准管控技术路线研究与应用[J].世界有色金属，2021(14):153-156.

[3]贺文毅，谭慧慧，季国财.可编程控制器在铝电解生产中的应用[J].有色金属设计，2018,45(02):115-119.

[4]黄力豪，史海林，侯安远.富锂氧化铝对铝电解生产的影响[J].有色金属设计，2018,45(02):98-100+110.

[5]桂卫华，岳伟超，谢永芳，张红亮，阳春华.铝电解生产智能优化制造研究综述[J].自动化学报，2018,44(11):1957-1970.

[6]郭志华.铝电解生产过程中碳渣产生的根源及应对措施[J].低碳世界,2020,10(05):16-17..