[發明專利]一種鋁電解槽內去除鋁液中雜質元素的方法

在審

• 申請號: 202211373358.X
• 申請日: 2022-11-03
• 公開（公告）號: CN115573004A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 張佼;萬祥輝;楊建;孫寶德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C25C3/24
• 分類號: C25C3/24;C25C3/18
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 呂露

本申請實施例提供一種鋁電解槽內去除鋁液中雜質元素的方法，涉及鋁液提純技術領域。該鋁電解槽內去除鋁液中雜質元素的方法主要是往鋁電解槽內存量的鋁液中加入無水硼砂，在鋁電解槽連續運行過程中，每間隔一定的時間取樣測定電解鋁液中的雜質元素含量，待電解鋁液中的雜質元素含量不再降低后，連續式往鋁電解槽內隨氧化鋁粉補量加入無水硼砂。本申請實施例的方法是在鋁電解槽添加無水硼砂，在高溫、電場的作用下實現高效、經濟的綜合去除電解原鋁中的雜質元素，工藝簡單，雜質去除效果好。

技術領域

本申請涉及鋁液提純技術領域，具體而言，涉及一種鋁電解槽內去除鋁液中雜質元素的方法。

背景技術

目前，偏析法是提純鋁液、生產精鋁的主要方法，其是利用雜質元素凝固時的偏析來提純鋁液，屬于物理過程。偏析法存在不可避免的局限性，即各雜質元素的提純效率都存在理論極限值，有些雜質元素(比如Ti、V、Cr)還屬于反偏析元素，偏析過程中其含量是增加的。在雜質元素提純效率一定的情況下，提純所用的原料鋁液的品質越好，經過相同的提純工序，最終獲得的產品鋁液的品質越高。目前通常是將電解原鋁作為原料鋁液，但現實情況是我國由氧化鋁礦生產制得的電解原鋁中的雜質含量普遍很高，在原料鋁液品質不高的情況下，增加提純道次雖然可以提高最終產品鋁液的品質，但缺點也顯而易見：生產成本增加，原材料利用率降低，經濟效益顯著降低。因此，生產精鋁最經濟的做法就是先對電解原鋁進行去除雜質元素的預處理，再進行偏析法提純處理。

目前鋁去除雜質元素的需求主要來自再生鋁回收，再生鋁以廢鋁為原料，種類很多，成分也不同。針對廢鋁中高含量的Fe、Si和Zn單一雜質元素，開發了不同的去除方法：Fe元素去除采用加錳法、熔劑法，硅元素去除采用熔劑法，鋅元素去除采用真空蒸餾法和沉淀法。與電解原鋁相比，廢鋁中的雜質更多，含量更高，采用上述去雜方法對電解原鋁去除雜質的效果并不理想，而且熔劑法僅針對去除Ti、V、Cr、Zr。

因此，考慮到生產成本、工藝復雜程度和去除效果，仍需尋找針對電解原鋁更有效的雜質去除方法。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種鋁電解槽內去除鋁液中雜質元素的方法，在高溫、電場的作用下實現高效、經濟的綜合去除電解原鋁中的雜質元素，工藝簡單，雜質去除效果好。

第一方面，本申請實施例提供了一種鋁電解槽內去除鋁液中雜質元素的方法，其包括以下步驟：

S1、往鋁電解槽內存量的鋁液中加入無水硼砂，在鋁電解槽連續運行過程中，每間隔一段時間取樣測定鋁電解槽內的電解鋁液中的雜質元素含量；

S2、待鋁電解槽內的電解鋁液中的雜質元素含量不再降低后，連續式往鋁電解槽內隨氧化鋁粉補量加入無水硼砂。

在上述技術方案中，將無水硼砂加入鋁電解槽內，無水硼砂在鋁電解槽高溫及強電流作用下，分解成酸性氧化物B₂O₃，同時鋁液和氧化鋁粉中以氧化物形式存在的各種雜質電解析出雜質單質元素。雜質單質元素(Fe、Ti、V、Cr、Zr等)、酸性氧化物B₂O₃在高溫及電流的雙重作用下，快速擴散，在到達陰極之前，迅速充分的反應生成高熔點化合物，這些高熔點化合物隨后脫離電解過程，達到高效去除雜質的目的。因此本申請能夠利用電解反應制電解原鋁的條件，同時實現高效、經濟的綜合去除電解原鋁中的雜質元素，節約生產成本，工藝簡單、去雜效果好，且不影響電解工況，適合鋁電解企業規模應用。

在一種可能的實現方式中，鋁液中的雜質元素包含Fe、Ti、V、Cr、Zr。

在上述技術方案中，目標去雜元素確定為Fe、Ti、V、Cr、Zr，以滿足去雜后的偏析法原料需求。

在一種可能的實現方式中，在步驟S1中，加入的無水硼砂的添加量為鋁電解槽內存量的鋁液重量的一定比例，比例值＝(Fe％/112+Si％/7+Ti％/24+V％/26+Cr％/26+Zr％/46)×202/4×(1～2)。