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一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺

阅读：115发布：2021-03-01

IPRDB可以提供一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种电解铝用的电解槽，包括槽体，所述槽体内设置有阳极和阴极，所述槽体内还装有电解质，至少部分所述阳极浸于所述电解质中；所述阳极设置在槽体的上方，所述阴极设置在槽底并被一定量的铝液所覆盖，所述电解质在阳极和阴极中间，所述电解质覆盖在所述铝液上；所述槽体内侧壁上设置有绝缘层，用于将氧气或电解质与碳块相隔离。其特点在于，所述阳极的组分包括Fe、Cu、Ni和Sn，其中以所述Fe和Cu为主要组分；所述电解质由30-38wt％的NaF、49-60wt％的AlF3、1-5wt％的LiF、1-6wt％的KF和3-6wt％的Al2O3组成，其中所述NaF与AlF3的摩尔比为1.0-1.52。该电解槽可用于工业化电解铝生产。，下面是一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电解铝用电解槽，包括

槽体(1)，所述槽体(1)内设置有阳极(2)和阴极(3)，所述槽体(1)内还装有电解质(4)；

所述阳极(2)设置在所述槽体(1)的上方，至少部分所述阳极(2)浸在所述电解质(4)中；

所述阴极(3)设置在槽底并被一定量的铝液(11)所覆盖；

所述电解质(4)在所述阳极(2)和阴极(3)中间；

其特征在于，

所述阳极(2)的组分包括Fe、Cu和Sn，其中以所述Fe和Cu为主要组分；

所述电解质(4)由30-38wt％的NaF、49-60wt％的AlF3、1-5wt％的LiF、1-6wt％的KF和3-6wt％的Al2O3组成，其中所述NaF与AlF3的摩尔比为1.0-1.52。

2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述阳极(2)的底面与所述槽体(1)保持平行，所述槽体(1)的内侧壁设置有绝缘层(5)，用于将氧气和所述电解质(4)与碳块相隔离。

3.根据权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述槽体(1)上端设置有槽盖(6)，所述槽盖(6)上设置有排气孔(7)和进料孔(8)；所述阴极(3)内设置有阴极棒(10)，所述阳极(2)的一端穿过所述槽盖(6)并连接设置有接线柱(9)，用于连接电源。

4.根据权利要求1-3任一所述的电解槽，其特征在于，所述Fe、Cu和Sn的质量比为(23～40)∶(36～60)∶(0.2～5)。

5.根据权利要求1-4任一所述的电解槽，其特征在于，所述阳极(2)的组分还包括Ni。

6.根据权利要求5所述的电解槽，其特征在于，所述阳极(2)由Fe、Cu、Ni和Sn组成，其中所述Fe的含量为23～40wt％，所述Cu的含量为36～60wt％，所述Ni的含量为14～

28wt％，所述Sn的含量为0.2～5wt％。

7.根据权利要求1-6任一所述的电解槽，其特征在于，所述阳极(2)的组分还包括Al和Y。

8.根据权利要求7所述的电解槽，其特征在于，所述阳极(2)由Fe、Cu、Ni、Sn、Al和Y组成，其中所述Fe的含量为23～40wt％，所述Cu的含量为36～60wt％，所述Ni的含量为14～28wt％，所述Al的含量为大于零且小于或等于4wt％，所述Y的含量为大于零且小于或等于2wt％，所述Sn的含量为0.2～5wt％。

9.根据权利要求1-8任一所述的电解槽，其特征在于，所述NaF与AlF3的摩尔比为

1.12-1.52。

10.根据权利要求1-9任一所述的电解槽，其特征在于，所述电解质(4)的初晶温度为

620-670℃。

11.使用权利要求1-10任一所述电解槽的电解铝工艺，包括如下步骤：(1)将特定量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3加入到熔融炉中混合熔融成熔体；或者，将特定量的NaF、AlF3、LiF、KF加入到熔融炉中混合熔融后，再加入Al2O3得到熔体；

(2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至720-760℃以上后倒入电解槽内并保持温度在720-760℃进行电解。

12.根据权利要求11所述的电解铝工艺，其特征在于，所述电解的温度为730-750℃。

13.根据权利要求11或12所述的电解铝工艺，其特征在于，在电解过程中定量补充Al2O3。

说明书全文

一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺，属于有色金属冶炼行业。

背景技术

[0002] 电解铝工业通常采用传统的Hall-Heroult溶盐电解铝工艺在预焙碳素阳极电解槽中对冰晶石-氧化铝的融盐进行电解，即以冰晶石Na3AlF6氟化盐熔体为熔剂，将Al2O3溶于氟化盐中，以碳素体作为阳极垂直插入电解槽内，以电解槽底部覆盖有铝液的碳素体作为阴极，通入强大的直流电后，在940-960℃的高温条件下，在电解槽的两极进行电化学反应，所产生的铝液产品覆盖在电解槽底部的阴极上。传统的电解铝工艺由于电解温度高，因此存在电解质挥发量大，工作环境差，碳素阳极氧化损失大、能耗大等缺点。

[0003] 为了降低电解温度，现有技术中，中国专利文献CN101671835A公开了一种铝电解的低温熔盐体系，该体系的熔盐组成为AlF3和Al2O3，以及KF、NaF、MgF2、CaF2、NaCl、LiF、BaF2中的一种或者多种盐，该电解质的电解温度可以降到680-900℃的广泛区域进行操作。

[0004] 上述电解质中添加NaCl是为了降低电解质初晶温度，但是NaCl在上述电解温度下会对诸如电解槽配件等金属物发生腐蚀，并且NaCl在电解过程中极易挥发HCl有毒气体，因此难以应用；除了添加NaCl外，根据本领域的公知常识，降低NaF和AlF3的摩尔比也能够降低电解质的初晶温度，但现行工业中，NaF和AlF3的摩尔比通常是大于2.2的，这是因为如果进一步降低NaF和AlF3的摩尔比，伴随着电解质初晶温度的降低，NaF和AlF3会在低温电解过程中发生阴极“结壳”现象，这种阴极“结壳”现象的原因在于电解过程中电解质中的钠离子和铝离子会聚集在阴极，生成钠冰晶石，钠冰晶石的熔点较高，在低温条件下难以熔融，这就导致阴极表面会覆盖一层难熔的冰晶石壳体，从而大大影响了电解过程正常电解。上述技术中存在的问题使得电解质的工业化应用受到了很大的限制，如何在进一步降低电解质初晶温度的同时，还能够避免对电解装置的腐蚀和对人体的危害，同时还能保证制备得到的电解质具有适宜的电导率和氧化铝溶解度且不产生阴极“结壳”现象，是现有技术中尚未解决的难题。

[0005] 除了需要解决电解温度高的问题外，传统电解铝的电解槽中，碳素阳极在电解过程中不断被氧化消耗，从而需要不断更换碳素阳极；并且伴随着铝电解的过程，在阳极不断产生二氧化碳、一氧化碳等废气。因此，为了降低铝电解过程中阳极材料的消耗，同时减少废气的排放，现有技术中公开了许多对阳极材料进行研究的文献，如中国专利文献CN1443877A公开了一种应用于铝、镁和稀土等电解工业的惰性阳极材料，它是由铬、镍、铁、钴、钛、铜、铝、锰等金属所组成的二元或多元合金构成，其制备方法是熔炼或粉末冶金的方法。所制备得到的阳极材料导电导热性好，在电解过程中阳极产生氧气，其中实例一是由37wt％的钴、18wt％的铜、19wt％的镍、23wt％的铁、3wt％的银所组成的合金材料制作成阳
2
极用于电解铝，在850℃的电解过程中，阳极电流密度为1.0A/cm，并且在电解过程中槽压稳定保持在4.1-4.5V，所产生铝的纯度为98.35％。

[0006] 虽然上述技术的合金阳极材料相比碳素材料具有较高的导电率，在电解过程中具有较低的腐蚀量，并且可以加工成任意形状。但是，由上述金属组分组成的合金阳极的过电压仍然较高，工业耗电量大，产品质量低，并且由于使用了大量价格昂贵的金属材料，导致阳极材料的成本高昂，无法适应工业化需要。

[0007] 此外，现有技术中所制备的合金阳极表面都会产生一层氧化物薄膜，并且这层氧化物薄膜被破坏后，暴露在表面的阳极材料又会被氧化补充为新的氧化物薄膜。上述技术中的合金阳极表面氧化物薄膜抗氧化性低，容易进一步发生氧化反应生成易被电解质腐蚀的产物，并且该氧化物薄膜稳定性低，在电解的过程中容易从阳极电极上脱落；原有的氧化物薄膜腐蚀或脱落后，合金阳极暴露在表面的材料会反应形成新的氧化物薄膜，这种氧化物薄膜的新旧替换导致阳极材料不断被消耗、耐腐蚀性差；并且腐蚀或脱落的氧化物薄膜随着氧化铝的电解过程会进入到液态铝中，从而降低了最终产品铝的纯度，使所生产的铝产品不能达到国家标准的要求，无法作为成品直接使用。

发明内容

[0008] 本发明所要解决的第一个技术问题是现有技术中缺少在进一步降低电解质初晶温度的同时，还能够避免对电解装置的腐蚀和对人体的危害，同时还能保证制备得到的电解质具有适宜的电导率和氧化铝溶解度且不产生阴极“结壳”现象的电解质，本发明提供了一种含有初晶温度低、对金属无腐蚀作用、不易挥发、具有适宜的电导率和氧化铝溶解度且不产生阴极“结壳”现象的电解铝用电解质的电解槽。

[0009] 本发明同时所要解决的第二个技术问题是现有技术中由金属组分组成的合金阳极过电压高，电解铝工艺的耗电量大，所使用的金属组分价格昂贵，导致合金阳极的成本增加；此外，现有技术中合金阳极表面氧化物薄膜的抗氧化性低、容易脱落，导致合金阳极不断被消耗、耐腐蚀性差，并且腐蚀或脱落的氧化物薄膜进入到液态铝中降低了最终产品铝的纯度；进而提出一种所使用的隋性阳极材料过电压低、价格便宜，表面所形成的氧化物薄膜抗氧化性强、稳定性强、耐电解质腐蚀的电解铝用电解槽。

[0010] 本发明同时提供了使用上述电解槽进行电解铝的工艺。

[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种电解铝用电解槽，包括槽体，所述槽体内设置有阳极和阴极，所述槽体内还装有电解质；所述阳极设置在所述槽体的上方，至少部分所述阳极浸在所述电解质中；所述阴极设置在槽底并被一定量的铝液所覆盖；所述电解质在所述阳极和阴极中间；所述阳极的组分包括Fe、Cu和Sn，其中以所述Fe和Cu为主要组分；所述电解质由30-38wt％的NaF、49-60wt％的AlF3、1-5wt％的LiF、1-6wt％的KF和3-6wt％的Al2O3组成，其中所述NaF与AlF3的摩尔比为1.0-1.52。

[0012] 所述阳极的底面与所述槽体保持平行，所述槽体的内侧壁设置有绝缘层，用于将氧气和所述电解质与碳块相隔离。

[0013] 所述槽体上端设置有槽盖，所述槽盖上设置有排气孔和进料孔；所述阴极内设置有阴极棒，所述阳极的一端穿过所述槽盖并连接设置有接线柱，用于连接阳极电源。

[0014] 所述Fe、Cu和Sn的质量比为(23～40)∶(36～60)∶(0.2～5)。

[0015] 所述阳极的组分还包括Ni。

[0016] 所述阳极由Fe、Cu、Ni和Sn组成，其中所述Fe的含量为23～40wt％，所述Cu的含量为36～60wt％，所述Ni的含量为14～28wt％，所述Sn的含量为0.2～5wt％。

[0017] 所述阳极的组分还包括Al和Y。

[0018] 所述阳极由Fe、Cu、Ni、Sn、Al和Y组成，其中所述Fe的含量为23～40wt％，所述Cu的含量为36～60wt％，所述Ni的含量为14～28wt％，所述Al的含量为大于零且小于或等于4wt％，所述Y的含量为大于零且小于或等于2wt％，所述Sn的含量为0.2～5wt％。

[0019] 所述NaF与AlF3的摩尔比为1.12-1.52。

[0020] 所述电解质的初晶温度为620-670℃。

[0021] 使用所述电解槽的电解铝工艺，包括如下步骤：

[0022] (1)将特定量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3加入到熔融炉中混合熔融成熔体；或者，将特定量的NaF、AlF3、LiF、KF加入到熔融炉中混合熔融后，再加入Al2O3得到熔体；

[0023] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至720-760℃以上后倒入电解槽内并保持温度在720-760℃进行电解。

[0024] 所述电解的温度为730-750℃。

[0025] 在电解过程中定量补充Al2O3。

[0026] 所述电解槽的电解铝工艺，包括如下步骤：

[0027] (1)将特定量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3加入到熔融炉中混合熔融成熔体；或者，将特定量的NaF、AlF3、LiF、KF加入到熔融炉中混合熔融后，再加入Al2O3得到熔体；

[0028] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至720-760℃以上后倒入电解槽内并保持温度在720-760℃进行电解。

[0029] 所述电解的温度为730-750℃。

[0030] 在电解过程中定量补充Al2O3。

[0031] 本发明所述的电解槽以及使用该电解槽的电解工艺的优点在于：

[0032] (1)本发明所述的电解铝用电解槽，包括槽体，所述槽体内设置有阳极和阴极，所述槽体内还装有电解质；所述阳极设置在槽体的上方，至少部分所述阳极浸在所述电解质中；所述阴极设置在所述槽底并被一定量的铝液所覆盖，所述电解质在阳极与阴极中间；所述阳极的组分包括Fe、Cu和Sn，其中以所述Fe和Cu为主要组分；所述电解质由30-38wt％的NaF、49-60wt％的AlF3、1-5wt％的LiF、1-6wt％的KF和3-6wt％的Al2O3组成，其中所述NaF与AlF3的摩尔比为1.0-1.52。

[0033] 含有金属Sn和由上述金属组分组成的阳极的导电率高、过电压低，电解槽电解过程中的槽电压约为3.1～3.4V，电解铝工艺的耗电量小，每吨铝耗电量≤11000kw·h，工艺成本低；由于阳极材料为Fe、Cu和Sn组成的合金，在电解过程中阳极表面所形成的氧化物薄膜抗氧化性高，不易被电解质腐蚀，并且所形成的氧化物薄膜稳定，不容易脱落，从而使得阳极具有很高的抗氧化性和耐腐蚀性强。也正是由于上述阳极的抗氧化性和耐腐蚀性，阳极材料不会因发生腐蚀或脱落产生混入液态铝中的杂质，从而保证了铝产品的纯度，所生产的铝纯度能够达到99.8％。避免了现有技术中合金阳极的过电压高，合金表面氧化物薄膜的抗氧化性低、容易脱落，导致合金阳极不断被消耗、耐腐蚀性差，并且腐蚀或脱落的氧化物薄膜进入到液态铝中降低了最终产品铝的纯度的问题。此外，所述的合金阳极以Fe、Cu作为主要组分，所占的含量比例较高，降低了阳极材料的制造成本。

[0034] 所使用的电解质采用纯氟化盐体系，通过限定电解质中物质的组成，并进一步限定这些物质的含量，以及所述NaF与AlF3的摩尔比为1.0-1.52，使得电解质的初晶温度降低至640-670℃，从而使得电解工艺可以在720-760℃条件下进行电解，减少了氟化盐的挥发损失，避免了对电解装置的腐蚀和对人体的危害，改善了工作环境，大大降低了电解过程的能耗，达到了节能减排的目的；同时本发明通过添加适宜含量的LiF和KF，可以和电解质中的钠离子和铝离子结合形成熔点低的锂冰晶石和钾冰晶石，从而保证电解过程中不会产生结壳的现象；本发明的电解铝用电解质与现行工业相比，没有外加CaF2和MgF2，而是在NaF与AlF3的摩尔比为1.0-1.52的体系中，添加了适宜比例的、具有增加氧化铝溶解度和溶解速度功能的KF，从而改善了低摩尔比电解质铝溶解度低的缺点；一般来说，电解质的电导率随温度的降低而降低，因此低电解温度下的电导率通常难以满足正常电解过程的需要，本发明通过降低电解质的初晶温度使得电解温度也相应降低，但本发明通过添加具有增加导电率大的LiF，并对电解质中组分的配比进行优化，使得所述电解质在低温下的电导率也能够满足电解过程的需要，提高了电解过程的电流效率。本发明限定LiF的含量为1-5％，原因在于，LiF的含量过低，则无法起到提高电导率和防止结壳的作用，而LiF的含量过高，又会导致氧化铝的溶解度随之降低，本发明通过限定LiF的含量为1-5％，有效避免了上述两种情况；使用本发明中上述配比的电解质进行电解，对金属装置没有腐蚀作用，从而提高了电解装置的使用寿命。

[0035] (2)本发明所述的电解铝用电解槽，所述阳极由Fe、Cu、Ni、Sn、Al和Y组成，其中所述Fe的含量为23～40wt％，所述Cu的含量为36～60wt％，所述Ni的含量为14～28wt％，所述Al的含量为小于或等于4wt％，所述Y的含量为小于或等于2wt％，所述Sn的含量为0.2～5wt％。

[0036] 上述惰性合金阳极同样具有材料成本低、导电率高的优点，此外，上述惰性合金阳极中含有的金属Al具有抗氧化作用，并且可以作为还原剂与惰性阳极合金中的金属氧化物发生金属热还原反应，防止惰性合金阳极中主要组分的金属被氧化，导致合金阳极的电导率降低；同时，加入的金属Y可以在惰性阳极制备的过程中控制阳极材料成型的晶体结构，达到抗氧化的目的。

[0037] (3)本发明所述的电解铝用电解槽，将特定含量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3进行混合，对得到的混合物进行加热形成熔体；或者将特定含量的NaF、AlF3、LiF、KF进行混合，对得到的混合物进行加热直至熔融后再加入Al2O3得到熔体；然后将制备得到的熔体在720-760℃条件下进行电解。电解温度与电解质的挥发、阴极结壳现象、工艺的能耗、电导率和氧化铝的溶解度有着直接的影响，本发明的发明人通过长期的研究，基于本发明所述的电解质的组分和含量特性，相匹配地设定电解温度为720-760℃，在增大电导率和氧化铝溶解度的同时，防止阴极结壳现象，还大幅度降低了电解质的挥发和电解工艺的能耗，提高了工艺的经济性能。作为优选，本发明还进一步设置所述电解温度为730-750℃。

附图说明

[0038] 为了使本发明所述的内容更容易被理解，下面结合附图和具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的阐述。

[0039] 图1为本发明所述电解铝用电解槽的结构示意图；

[0040] 其中的附图标记为：1-槽体，2-阳极，3-阴极，4-电解质，5-绝缘层，6-槽盖，7-排气孔，8-进料孔，9-接线柱，10-阴极棒，11-铝液。

具体实施方式

[0041] 本发明所述的电解铝用电解槽如图1所示，包括槽体1，所述槽体1内设置有阳极2和阴极3，所述阳极2和阴极3可以根据实际需要选择任意设置方式，在本实施例中，所述阳极2设置在槽体1的上方，所述阳极2的底面与所述槽体1保持平行，所述阴极3设置在所述槽底并被一定量的铝液11所覆盖；所述槽体1中还装有电解质4，所述阳极2和阴极
3在所述电解质4中的浸渍情况视所选择的电解槽结构而定，在本实施例中，至少部分所述阳极2浸在所述电解质4中，所述阴极3置于槽底并被一定量的铝液11所覆盖；所述电解质4在所述阳极2和阴极3中间，所述电解质4覆盖在所述铝液11上；所述阳极2的组分包括Fe、Cu和Sn，其中以所述Fe和Cu为主要组分，所述Fe、Cu和Sn的质量比为(23～
40)∶(36～60)∶(0.2～5)；所述电解质4由30-38wt％的NaF、49-60wt％的AlF3、
1-5wt％的LiF、1-6wt％的KF和3-6wt％的Al2O3组成，其中所述NaF与AlF3的摩尔比为
1.0-1.52，优选为1.12-1.52，上述电解质4的初晶温度为620-670℃，优选为640-670℃。

[0042] 在此基础上，作为可变化的实施方式，为了将所述槽体1内侧壁与所述电解质4和氧气分隔开，以防止电子在槽体1侧壁与电解质4之间传递，以及电解质4对槽体1侧壁形成腐蚀，所述槽体1内侧壁上设置有绝缘层5，所述绝缘层5由市售的任何耐高温且耐电解质4腐蚀的绝缘材料制成，如刚玉、铝酸盐尖晶石耐火材料等。在本实施例中，所述槽体1内侧壁与所述绝缘层5之间设置有碳块，所述碳块与所述阴极3为一体成型的材料。当然所述碳块与所述阴极3也可以分离设置。

[0043] 在上述基础上，为了将电解槽的电解环境与外界分隔开，同时又不妨碍排气与加料，所述槽体1上端设置有槽盖6，所述槽盖6上设置有排气孔7和进料孔8，所述排气孔7与加料孔的大小和位置可以根据实际需要任意选择，本实施例中，所述排气孔7靠近所述阳极2设置。

[0044] 进一步地，为了便于阳极2和阴极3与电源连接，所述槽底的所述阴极3上设置有阴极棒10，用于连接阴极3电源；所述阳极2的一端穿过所述槽盖6并连接设置有接线柱9，用于连接阳极2电源；所述阴极棒10和接线柱9可由任何导电性良好的材料制成，包括钢、铁及合金材料等。

[0045] 在此基础上，为了提高金属Fe、Cu和Sn之间结合的牢固性，所述阳极2组分还包括Ni，优选地，所述阳极2由Fe、Cu、Ni和Sn组成，其中所述Fe的含量为23～40wt％，所述Cu的含量为36～60wt％，所述Ni的含量为14～28wt％，所述Sn的含量为0.2～5wt％。

[0046] 所述阳极2可优选由Fe、Cu、Ni、Sn、Al和Y组成，所加入的Al可以防止阳极2的其他主体金属组分被氧化并提高抗氧化性能，Y成分可以调节和控制制备得到的合金晶体的结构，以达到抗氧化目的，其中所述Fe的含量为23～40wt％，所述Cu的含量为36～60wt％，所述Ni的含量为14～28wt％，所述Al的含量为小于或等于4wt％，所述Y的含量为小于或等于2wt％，所述Sn的含量为0.2～5wt％。使用上述电解槽在电解铝时的电解温度为720-760℃，优选730-750℃。

[0047] 下面结合具体实施例进行说明。

[0048] 实施例1

[0049] 将Fe、Cu、Ni和Sn金属块按照23wt％的Fe、60wt％的Cu、14wt％的Ni和3wt％的3
Sn的比例混合后，高温加热至熔融态后浇铸得到阳极1。阳极1的密度为8.3g/cm，比电阻为68μΩ·cm，熔点为1360℃。

[0050] 本实施例中的电解质的成分为：NaF，32％；AlF3，57％；LiF，3％；KF，4％；Al2O3，4％，其中NaF与氟化铝AlF3的摩尔比为1.12。测定本实施例中电解质的初晶温度为640℃。电-1 -1 3解质的电导率≈1.7Ω ·cm ，密度≈2.03g/cm，氧化铝饱和浓度5％。

[0051] 使用本发明所述的电解槽电解铝的工艺为：

[0052] (1)采用阳极1和碳素体阴极，将上述量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3先在熔融炉中溶化形成熔体；

[0053] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至720℃以上，再倒入电解槽中，接通阳极和阴极的电源，保持在720℃下进行电解40小时，在电解过程中定量补充Al2O3。

[0054] 电解过程中槽体底部没有结壳，电解槽的槽电压为3.1V，电解过程中每吨铝的耗电量为10040kw·h，所产铝的纯度为99.85％。

[0055] 实施例2

[0056] 将Fe、Cu、Ni和Sn金属块按照40wt％的Fe、36wt％的Cu、19wt％的Ni和5wt％的3
Sn的比例混合后，高温加热至熔融态后浇铸得到阳极2。该阳极的密度为8.1g/cm，比电阻为76.8μΩ·cm，熔点为1386℃。

[0057] 本实施例中的电解质的成分为：NaF，38％；AlF3，50％；LiF，2％；KF，5％；Al2O3，5％，其中NaF与氟化铝AlF3的摩尔比为1.52。

[0058] 对本实施例中所述的电解质的性能进行测定，结果为：本实施例中电解质的初晶-1 -1 3温度为670℃。电解质电导率≈1.8Ω ·cm ，密度≈2.05g/cm，氧化铝饱和浓度6％。

[0059] 使用本发明所述的电解槽电解铝的工艺为：

[0060] (1)采用阳极2和碳素体阴极，将上述量的NaF、AlF3、LiF、KF加入先在熔融炉中溶化，再加入上述量的Al2O3熔融得到熔体；

[0061] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至760℃以上，再倒入电解槽中，接通阳极和阴极的电源，保持在760℃下进行电解40小时。

[0062] 电解过程中槽体底部没有结壳，电解槽的槽电压为3.39V，电解过程中每吨铝的耗电量为10979kw·h，所产铝的纯度为99.82％。

[0063] 实施例3

[0064] 将Fe、Cu、Ni和Sn金属块按照25wt％的Fe、46.8wt％的Cu、28wt％的Ni和0.2wt％的Sn的比例混合后，高温加热至熔融态后浇铸得到阳极3。该阳极的密度为8.2g/
3
cm，比电阻为72μΩ·cm，熔点为1350℃。

[0065] 本实施例中的电解质的成分为：NaF，32％；AlF3，57％；LiF，3％；KF，4％；Al2O3，4％，其中NaF与氟化铝AlF3的摩尔比为1.12。

[0066] 对本实施例中所述的电解质的性能进行测定，结果为：本实施例中电解质的初晶-1 -1 3温度为640℃。电解质的电导率≈1.6Ω ·cm ，密度≈2.03g/cm，氧化铝饱和浓度5％。

[0067] 使用本发明所述的电解槽电解铝的工艺为：

[0068] (1)采用阳极3和碳素体阴极，将上述量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3先在熔融炉中溶化形成熔体；

[0069] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至730℃以上，再倒入电解槽中，接通阳极和阴极的电源，保持在730℃下进行电解40小时，在电解过程中定量补充Al2O3。

[0070] 电解过程中槽体底部没有结壳，电解槽的槽电压为3.15V，电解过程中每吨铝的耗电量为10202kw·h，所产铝的纯度为99.85％。

[0071] 实施例4

[0072] 将Fe、Cu、Ni和Sn金属块按照24.2wt％的Fe、60wt％的Cu、14wt％的Ni和0.2wt％的Sn的比例混合后，高温加热至熔融状态后，再加入1.8wt％的Al金属块继续熔融混合，最后加入0.8wt％的Y金属块熔融混合后浇铸得到阳极4。该阳极的密度为8.3g/
3
cm，比电阻为68μΩ·cm，熔点为1360℃。

[0073] 本实施例中的电解质的成分为：NaF，32％；AlF3，57％；LiF，3％；KF，4％；Al2O3，4％，其中NaF与氟化铝AlF3的摩尔比为1.12。

[0074] 对本实施例中所述的电解质的性能进行测定，结果为：本实施例中电解质的初晶-1 -1 3温度为640℃。电解质的电导率≈1.8Ω ·cm ，密度≈2.04g/cm，氧化铝饱和浓度6％。

[0075] 使用本发明所述的电解槽电解铝的工艺为：

[0076] (1)采用阳极4和碳素体阴极，将上述量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3先在熔融炉中溶化形成熔体；

[0077] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至750℃以上，再倒入电解槽中，接通阳极和阴极的电源，保持在750℃下进行电解40小时，在电解过程中定量补充Al2O3。

[0078] 电解过程中槽体底部没有结壳，电解槽的槽电压为3.12V，电解过程中每吨铝的耗电量为10105kw·h，所产铝的纯度为99.8％。

[0079] 实施例5

[0080] 将Fe、Cu、Ni和Sn金属块按照40wt％的Fe、36wt％的Cu、14.9wt％的Ni和5wt％的Sn的比例混合后，高温加热至熔融状态后，再加入0.1wt％的Al金属块继续熔融混合，最3
后加入0.1wt％的Y金属块熔融混合后浇铸得到阳极5。该阳极的密度为8.1g/cm，比电阻为76.8μΩ·cm，熔点为1386℃。

[0081] 本实施例中的电解质的成分为：NaF，30％；AlF3，60％；LiF，1％；KF，6％；Al2O3，3％，其中NaF与氟化铝AlF3的摩尔比为1.0。

[0082] 对本实施例中所述的电解质的性能进行测定，结果为：本实施例中电解质的初晶-1 -1 3温度为620℃。电解质的电导率≈1.6Ω ·cm ，密度≈2.03g/cm，氧化铝饱和浓度5％。

[0083] 使用本发明所述的电解槽电解铝的工艺为：

[0084] (1)采用阳极5和碳素体阴极，将上述量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3先在熔融炉中溶化形成熔体；

[0085] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至720℃以上，再倒入电解槽中，接通阳极和阴极的电源，保持在720℃下进行电解40小时，在电解过程中定量补充Al2O3。

[0086] 电解过程槽体底部没有结壳，电解槽的槽电压为3.27V，电解过程中每吨铝的耗电量为10591kw·h，所产铝的纯度为99.81％。

[0087] 实施例6

[0088] 将Fe、Cu、Ni和Sn金属块按照25wt％的Fe、38wt％的Cu、28wt％的Ni和4wt％的Sn的比例混合后，高温加热至熔融状态后，再加入4wt％的Al金属块继续熔融混合，最3
后加入1wt％的Y金属块熔融混合后浇铸得到阳极6。该阳极的密度为8.2g/cm，比电阻为
70μΩ·cm，熔点为1365℃。

[0089] 本实施例中的电解质的成分为：NaF，38％；AlF3，54％；LiF，4％；KF，1％；Al2O3，3％，其中NaF与氟化铝AlF3的摩尔比为1.4。

[0090] 对本实施例中所述的电解质的性能进行测定，结果为：本实施例中电解质的初晶-1 -1 3温度为670℃。电解质的电导率≈1.8Ω ·cm ，密度≈2.05g/cm，氧化铝饱和浓度6％。

[0091] 使用本发明所述的电解槽电解铝的工艺为：

[0092] (1)采用阳极6和碳素体阴极，将上述量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3先在熔融炉中溶化形成熔体；

[0093] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至760℃以上，再倒入电解槽中，接通阳极和阴极的电源，保持在760℃下进行电解40小时，在电解过程中定量补充Al2O3.[0094] 电解过程中槽体底部没有结壳，电解槽的槽电压为3.35V，电解过程中每吨铝的耗电量为10850kw·h，所产铝的纯度为99.83％。

[0095] 实施例7

[0096] 将Fe、Cu、Ni和Sn金属块按照40wt％的Fe、36.5wt％的Cu、18wt％的Ni和3wt％的Sn的比例混合后，高温加热至熔融状态后，再加入1.5wt％的Al金属块继续熔融混合，最3
后加入1wt％的Y金属块熔融混合后浇铸得到阳极7。该阳极的密度为8.1g/cm，比电阻为
76.8μΩ·cm，熔点为1386℃。

[0097] 本实施例中的电解质的成分为：NaF，34％；AlF3，49％；LiF，5％；KF，6％；Al2O3，6％，其中NaF与氟化铝AlF3的摩尔比为1.39。

[0098] 对本实施例中所述的电解质的性能进行测定，结果为：本实施例中电解质的初晶-1 -1 3温度为660℃。电解质的电导率≈1.8Ω ·cm ，密度≈2.05g/cm，氧化铝饱和浓度6％。

[0099] 使用本发明所述的电解槽电解铝的工艺为：

[0100] (1)采用阳极7和碳素体阴极，将上述量的NaF、AlF3、LiF、KF、Al2O3先在熔融炉中溶化形成熔体；

[0101] (2)将步骤(1)制备得到的熔体在熔融炉中升温至760℃以上，再倒入电解槽中，接通阳极和阴极的电源，保持在760℃下进行电解40小时，在电解过程中定量补充Al2O3。

[0102] 电解过程中槽体底部没有结壳，电解槽的槽电压为3.38V，电解过程中每吨铝的耗电量为10947kw·h，所产铝的纯度为99.8％。

[0103] 上述实施例中的电解槽为本发明所述电解槽中的任一种。

[0104] 上述实施例已对本发明的具体内容作了详细阐述，本领域的专业技术人员应该明白，在本发明的基础上所做的任何形式的改进和细节上的变动均属于本发明所要求保护的内容。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种电解槽及其制备方法-专利编号CN103449758B	2020-05-12	1072
乙烯基整体浇注的耐腐蚀电解槽-专利编号CN102277596B	2020-05-13	336
乙烯基整体浇注的耐腐蚀电解槽-专利编号CN102277596A	2020-05-13	853
一种电解槽及其制备方法-专利编号CN103449758A	2020-05-12	285
耐腐蚀的电解槽-专利编号CN202220209U	2020-05-13	559
一种电解槽-专利编号CN202220203U	2020-05-11	293
一种新型电解槽-专利编号CN202220206U	2020-05-12	397
电解槽组-专利编号CN202220204U	2020-05-11	286
电解槽-专利编号CN202220205U	2020-05-11	282
抗震电解槽-专利编号CN202220202U	2020-05-11	981

一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺

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