含鋰無(wú)水氟化鋁的應(yīng)用探究——化工論文

    鋁電解生產(chǎn)中通過(guò)添加氯化物或氟化物改善電解性質(zhì)以達(dá)到降低能耗、提升電流效率的目的，這些化合物的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)碳酸鋰的轉(zhuǎn)化，完成高純/電池級(jí)氟化鋰生產(chǎn)，不過(guò)在過(guò)濾過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致工業(yè)級(jí)氟化鋰純度降低，造成生產(chǎn)成本上升，所以鋁電解公司通過(guò)添加氟化鋰副產(chǎn)物促使生成含鋰無(wú)水氟化鋁，以達(dá)到降低成本、提升電導(dǎo)率等效果[1]。本次對(duì)含鋰無(wú)水氟化鋁應(yīng)用加以探究。

一．氧化鋰在鋁電解中的作用

    鋁電解過(guò)程中添加鋰鹽是常態(tài)，其可發(fā)揮提升電導(dǎo)率、降低電解質(zhì)初晶點(diǎn)、延長(zhǎng)電解槽壽命等作用。

    氟化鋰在降低電解質(zhì)溫度方面效果顯著，我們以氧化鋰為變量，在電解質(zhì)分子比為2.8的氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣中，氧化鋰添加量對(duì)初晶點(diǎn)溫度有直接影響，具體可見(jiàn)表1。

    氧化鋰含量對(duì)電解質(zhì)電導(dǎo)率也有直接影響，與其他各種添加劑相比，氧化鋰的加入可顯著提升電導(dǎo)率，我們以①995℃同一溫度的電導(dǎo)率和初晶溫度+40℃變溫條件下電導(dǎo)率為例進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示氧化鋰的加入能夠促使電導(dǎo)率顯著提升，具體對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2，

    鋁電解過(guò)程中氧化鋰的加入可直接影響氧化鋁溶解度，降低降低氟排放和氟化鋁消耗，影響氟排放情況見(jiàn)圖1，工業(yè)電解質(zhì)變溫條件下氧化鋁溶解情況見(jiàn)表3，從中可看出氧化鋰加入可使氟排放減少20％-20％左右，降低氟化鋁消耗15％-25％左右，后者也是氧化鋰應(yīng)用中較為典型的缺陷。

    根據(jù)以上這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在鋁電解生產(chǎn)中氧化鋰的添加量嚴(yán)格控制，在不超出5％范圍內(nèi)總體上保持著利大于弊的狀態(tài)，反之則會(huì)影響生產(chǎn)效率和成本。

表1 電解質(zhì)初晶點(diǎn)變化

表2 電導(dǎo)率變化

圖1 氟排放變化

表3 氧化鋁溶解度情況

二．含鋰無(wú)水氟化鋁應(yīng)用

    對(duì)國(guó)內(nèi)鋁電解產(chǎn)業(yè)而言，氟化鋰含量在1％左右，主要來(lái)源于電解原料氧化鋁，如何提升氟化鋰含量發(fā)揮其降低成本、提升生產(chǎn)質(zhì)量和效率的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)前行業(yè)熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)六氟磷酸鋰需求的增長(zhǎng)促使氟化鋰產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)著名企業(yè)多氟多化工公司在含鋰無(wú)水氟化鋁生產(chǎn)工藝方面積極進(jìn)行深入研究，成功攻克難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了氟鋰回收率的提升，減少了環(huán)境污染與生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)循環(huán)工藝研究[2]。

    多氟多公司在無(wú)水氟化鋁生產(chǎn)中應(yīng)用電池級(jí)氟化鋰/高純氟化鋰副產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)制備，其循環(huán)工藝流程如下：

    此工藝流程中添加工業(yè)級(jí)氟化鋰對(duì)無(wú)水氟化鋁產(chǎn)品質(zhì)量有顯著影響，我們以每噸無(wú)水氟化鋁添加生成總量的0.5％、1.0％、1.5％、2.0％觀察其產(chǎn)品質(zhì)量變化，具體見(jiàn)表4。

表4 無(wú)水氟化鋁產(chǎn)品質(zhì)量

    含鋰無(wú)水氟化鋁工藝具有生產(chǎn)工藝合理、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、環(huán)境效益好等特點(diǎn)，可降低雜質(zhì)含量、提升氟含量，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部氟資源筆閉路循環(huán)，多氟多公司在綜合利用鋰資源生產(chǎn)含鋰無(wú)水氟化鋁工藝技術(shù)研究方面有創(chuàng)新，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平[3]。產(chǎn)品在電解鋁企業(yè)使用效果良好，可有效降低電解質(zhì)初晶溫度，減少氟排放，對(duì)電解鋁企業(yè)節(jié)能降耗起到促進(jìn)作用，對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)而言可提升經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，有利于公司發(fā)揮技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新機(jī)制。

    總之，在鋁電解生產(chǎn)中通過(guò)使用不同品質(zhì)氧化鋁原料可實(shí)現(xiàn)不同含量含鋰氟化鋁制備，滿足多層次需求。含鋰無(wú)水氟化鋁在電解鋁行業(yè)中有很好的應(yīng)用控制，是日后鋁電解發(fā)展的重要方向，可顯著提升電導(dǎo)率，降低生產(chǎn)成本，減少耗能和氟排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡美;梁宏偉;陸金生;;氧化鋁的快速分析[A];全國(guó)冶金物理測(cè)試信息網(wǎng)建網(wǎng)30周年學(xué)術(shù)論文集[C];2011年 

[2]侯紅軍.淺議含鋰無(wú)水氟化鋁的應(yīng)用[J].輕金屬,2011(12).

[3]韓偉.電解鋁節(jié)能生產(chǎn)有了新思路(二)[N].中國(guó)有色金屬報(bào),2011.