含鋰無水氟化鋁的應用探究——化工論文

    鋁電解生產中通過添加氯化物或氟化物改善電解性質以達到降低能耗、提升電流效率的目的，這些化合物的應用可實現工業級碳酸鋰的轉化，完成高純/電池級氟化鋰生產，不過在過濾過程中產生的副產物會導致工業級氟化鋰純度降低，造成生產成本上升，所以鋁電解公司通過添加氟化鋰副產物促使生成含鋰無水氟化鋁，以達到降低成本、提升電導率等效果[1]。本次對含鋰無水氟化鋁應用加以探究。

一．氧化鋰在鋁電解中的作用

    鋁電解過程中添加鋰鹽是常態，其可發揮提升電導率、降低電解質初晶點、延長電解槽壽命等作用。

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

    氧化鋰含量對電解質電導率也有直接影響，與其他各種添加劑相比，氧化鋰的加入可顯著提升電導率，我們以①995℃同一溫度的電導率和初晶溫度+40℃變溫條件下電導率為例進行對比，結果顯示氧化鋰的加入能夠促使電導率顯著提升，具體對比結果見表2，

    鋁電解過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，影響氟排放情況見圖1，工業電解質變溫條件下氧化鋁溶解情況見表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，后者也是氧化鋰應用中較為典型的缺陷。

    根據以上這些實驗數據進行分析，在鋁電解生產中氧化鋰的添加量嚴格控制，在不超出5％范圍內總體上保持著利大于弊的狀態，反之則會影響生產效率和成本。

表1 電解質初晶點變化

表2 電導率變化

圖1 氟排放變化

表3 氧化鋁溶解度情況

二．含鋰無水氟化鋁應用

    對國內鋁電解產業而言，氟化鋰含量在1％左右，主要來源于電解原料氧化鋁，如何提升氟化鋰含量發揮其降低成本、提升生產質量和效率的優勢是當前行業熱點。國內市場六氟磷酸鋰需求的增長促使氟化鋰產業迅猛發展，國內著名企業多氟多化工公司在含鋰無水氟化鋁生產工藝方面積極進行深入研究，成功攻克難點，實現了氟鋰回收率的提升，減少了環境污染與生產成本，實現循環工藝研究[2]。

    多氟多公司在無水氟化鋁生產中應用電池級氟化鋰/高純氟化鋰副產物實現制備，其循環工藝流程如下：

    此工藝流程中添加工業級氟化鋰對無水氟化鋁產品質量有顯著影響，我們以每噸無水氟化鋁添加生成總量的0.5％、1.0％、1.5％、2.0％觀察其產品質量變化，具體見表4。

表4 無水氟化鋁產品質量

    含鋰無水氟化鋁工藝具有生產工藝合理、產品質量穩定、生產成本低、環境效益好等特點，可降低雜質含量、提升氟含量，實現內部氟資源筆閉路循環，多氟多公司在綜合利用鋰資源生產含鋰無水氟化鋁工藝技術研究方面有創新，達到國內領先水平[3]。產品在電解鋁企業使用效果良好，可有效降低電解質初晶溫度，減少氟排放，對電解鋁企業節能降耗起到促進作用，對國內生產而言可提升經濟和社會效益，有利于公司發揮技術持續創新機制。

    總之，在鋁電解生產中通過使用不同品質氧化鋁原料可實現不同含量含鋰氟化鋁制備，滿足多層次需求。含鋰無水氟化鋁在電解鋁行業中有很好的應用控制，是日后鋁電解發展的重要方向，可顯著提升電導率，降低生產成本，減少耗能和氟排放，達到經濟效益和環境效益的雙贏。

【參考文獻】

[1]胡美;梁宏偉;陸金生;;氧化鋁的快速分析[A];全國冶金物理測試信息網建網30周年學術論文集[C];2011年 

[2]侯紅軍.淺議含鋰無水氟化鋁的應用[J].輕金屬,2011(12).

[3]韓偉.電解鋁節能生產有了新思路(二)[N].中國有色金屬報,2011.