無水氟化鋁對電解鋁有利因素分析

無水氟化鋁對電解鋁有利因素分析第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月前言公司為實施國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程，于1999年成立擁有國家專利90項制修訂29項國家標(biāo)準(zhǔn)，研制了冰晶石、氟化鋁、氟化鈉、氟化鎂、鋁用電解質(zhì)等國家標(biāo)準(zhǔn)樣品組建了無機(jī)氟化工行業(yè)第一家國家認(rèn)可實驗室主導(dǎo)產(chǎn)品冰晶石、無水氟化鋁是國家重點(diǎn)新產(chǎn)品冰晶石產(chǎn)銷量、出口量連續(xù)9年居全國第一位無水氟化鋁產(chǎn)銷量、出口量連續(xù)3年居全國第一位六氟磷酸鋰中試成功，邁出了進(jìn)軍新能源產(chǎn)業(yè)的重要一步第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程

——氟硅酸鈉法制冰晶石聯(lián)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)白炭黑國家資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)項目

——磷肥副產(chǎn)氟資源綜合利用項目國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源節(jié)約重大示范項目

——年產(chǎn)1萬噸再生冰晶石項目第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月普通冰晶石氟化鹽濕法氟化鋁干法氟化鋁氟化鋁其它氟化鋁無水氟化鋁冰晶石高分子冰晶石鋁用氟化鹽的分類第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月電解液（氟化鋁、冰晶石）氟化鋁第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月氟化鋁作為電解過程的溶劑之一，不但是電解質(zhì)的重要組成部分影響電解質(zhì)的化學(xué)物理性質(zhì)，而且在正常電解生產(chǎn)過程中是調(diào)整電解質(zhì)分子比、控制電解過程熱平衡的重要手段。用不同方法生產(chǎn)的氟化鋁化學(xué)物理性質(zhì)差別甚大，直接影響電解生產(chǎn)的操作、指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境。以下通過無水、干法和濕法氟化鋁的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行比較，分析其在電解鋁使用過程中對能源消耗、污染排放、產(chǎn)品質(zhì)量方面的影響。第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄氟化鋁產(chǎn)品分類及生產(chǎn)工藝1電解鋁生產(chǎn)對氟化鋁性質(zhì)要求2三種氟化鋁對電解鋁生產(chǎn)影響3第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1氟化鋁產(chǎn)品分類目前，國內(nèi)外各種氟化鋁產(chǎn)品根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同可分為三種：

濕法氟化鋁、干法氟化鋁和無水氟化鋁產(chǎn)品原料特點(diǎn)濕法氟化鋁30%氫氟酸雜質(zhì)高、流動性差干法氟化鋁88~90%氫氟酸氣體流動性好、雜質(zhì)含量優(yōu)于濕法無水氟化鋁99.9%無水氫氟酸氣體流動性最好、雜質(zhì)含量極低第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2生產(chǎn)工藝比較以下從化學(xué)反應(yīng)角度比較三種不同氟化鋁生產(chǎn)工藝，闡述三種氟化鋁的優(yōu)缺點(diǎn)第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月干法氟化鋁工藝流程圖濕法氟化鋁工藝流程圖無水氟化鋁工藝流程圖1.21三種氟化鋁的生產(chǎn)工藝流程圖第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月1.22氫氟酸工藝對比三種工藝氫氟酸區(qū)別在于對產(chǎn)生的氟化氫氣體的處理方法濕法氟化鋁使用的30%的氫氟酸，產(chǎn)生的粗氟化氫氣體用水加以吸收干法氟化鋁是用產(chǎn)生的粗氟化氫氣體直接用于合成氟化鋁無水氟化鋁是將產(chǎn)生的氟化氫氣體經(jīng)精餾精制得到99.9%的液體氫氟酸，再用于制氟化鋁氫氟酸主反應(yīng)：氫氟酸副反應(yīng)：第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2濕法氟化鋁

Al2(SO3)3＋6H2O3HF＋Al(OH)3

AlF3·3H2O副反應(yīng)方程式

Al2(SO4)3

＋6H2OH2SiF6

＋2Al(OH)3

3H3PO4

＋2Al(OH)3Al2(PO4)3

＋6H2OAlF3

＋3H2O3H2SO4＋2Al(OH)33H2SO3

＋2Al(OH)3

2AlF3＋SiO2

＋3H2O主反應(yīng)方程式第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月主反應(yīng)方程式副反應(yīng)方程式1.22干法氟化鋁第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月主反應(yīng)方程式副反應(yīng)方程式1.23無水氟化鋁第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月1.24結(jié)論從以上論述可以看出，無水氟化鋁擁有比前兩種工藝更低的雜質(zhì)含量、更低的水分含量、更高的松裝密度更好的流動性第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄氟化鋁產(chǎn)品分類及生產(chǎn)工藝1電解鋁生產(chǎn)對氟化鋁性質(zhì)要求2三種氟化鋁對電解鋁生產(chǎn)影響3第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2電解鋁生產(chǎn)對氟化鋁的性質(zhì)要求盡可能少的水份含量，以減少電解質(zhì)熔體的水解具有低的雜質(zhì)含量,有利于提高電解鋁的質(zhì)量、電流效率具有較好的流動性，以滿足自動化輸送的需要第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月部分國外廠商指標(biāo)

組成美洲某鋁業(yè)亞洲某鋁業(yè)歐洲某鋁業(yè)氟化鋁AlF3（%）≥909090二氧化硅SiO2（%）≤0.050.200.10五氧化二磷P2O5（%）0.010.0080.015硫酸鹽SO4（%）0.200.300.20燒減量（%）0.701.00.40松裝密度（g/cm3）

≥1.51.451.4第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%物理性能FAlNaSiO2Fe2O3SO42-P2O5燒減量松裝密度g/cm3

≥≤≥AF-061.031.50.300.100.060.100.030.501.50AF-160.031.00.400.300.100.600.041.001.30AF-258.029.02.800.300.121.000.045.500.70AF-358.029.02.800.350.121.000.045.500.70注：AF-0和AF-1為無水氟化鋁標(biāo)準(zhǔn)，AF-2和AF-3為其他氟化鋁標(biāo)準(zhǔn)氟化鋁國家技術(shù)要求（GB/T4292-2007）：第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月主要指標(biāo)無水氟化鋁干法氟化鋁濕法氟化鋁物理形態(tài)砂狀，流動性好砂狀，流動性好粉狀，流動性差松裝密度(g/cm3）≥1.501.300.70主含量（AlF3）90.5%90.0%85.5%灼減量(550℃)≤0.30%0.50%5.50%SO42-0.08%0.30%1.00%Fe2O30.03%0.04%0.08%SiO20.02%0.25%0.30%P2O50.004%0.03%0.04%2.2三種不同氟化鋁的產(chǎn)品質(zhì)量對比第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄氟化鋁產(chǎn)品分類及生產(chǎn)工藝1電解鋁生產(chǎn)對氟化鋁性質(zhì)要求三種氟化鋁對電解鋁生產(chǎn)影響32第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1氟化鋁消耗由上表可見：三種氟化鋁主含量不同，由此可算出在電解生產(chǎn)中無水氟化鋁中氟化鋁含量為用干法和濕法生產(chǎn)的氟化鋁量的1.006和1.059

倍“燒減量”是氟化鋁中水分含量的表示，氟化鋁中的水分會導(dǎo)致氟化鋁水解。在鋁電解過程中因為三種氟化鋁的燒減量的不同，產(chǎn)生的水解量損失也不同，因此僅僅考慮含水影響，經(jīng)計算干法和濕法生產(chǎn)的氟化鋁消耗并分別為無水氟化鋁的1.002和1.055

倍1.000.300.08硫酸鹽SO4（%）85.590.090.5≥氟化鋁AlF3（%）0.040.030.004五氧化二磷P2O5（%）0.701.301.50松裝密度（g/cm3）5.500.500.30燒減量（%）0.300.250.02≤

二氧化硅SiO2（%）濕法氟化鋁干法氟化鋁無水氟化鋁組成≥第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月將主要含量和水分影響相加計算，在電解鋁生產(chǎn)中用干法和濕法生產(chǎn)出的氟化鋁分別為無水氟化鋁的1.01和1.26倍。第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.21污染排放--氟化氫氣體無水氟化鋁干法氟化鋁濕法氟化鋁HF排放，kg/t-Al0.170.3121.5國內(nèi)三種氟化鋁在電解中HF排放比較表含氟煙氣是電解鋁生產(chǎn)中的主要?dú)鈶B(tài)污染物，氟化氫是氣氟的主要成分。氟化氫是電解質(zhì)中的含氟物料與水或氫作用而產(chǎn)生的。水的來源是氧化鋁、氟化鋁和環(huán)境中的水分

“燒減量”指標(biāo)主要以氟化鋁產(chǎn)品中的結(jié)晶水含量為主

根據(jù)三種氟化鋁的“燒減量”指標(biāo)和水解反應(yīng)方程式（3H2O+2AlF3=A1203+6HF↑）可以算出其在電解使用后氟化氫氣體的排放量第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.22污染排放—二氧化硫氣體無水氟化鋁干法氟化鋁濕法氟化鋁so2排放，kg/t-Al0.010.040.167國內(nèi)三種氟化鋁在電解中so2排放比較表氟化鋁中的“硫酸鹽”在加入電解液后會產(chǎn)生有害的二氧化硫氣體，根據(jù)三種氟化鋁的“硫酸鹽”指標(biāo)可以算出其在電解鋁使用后二氧化硫氣體的排放量第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3對電流效率的影響氟化鋁中的“五氧化二磷”在加入電解質(zhì)后會一直累積而導(dǎo)致磷含量升高，造成電流效率的下降，電耗升高，據(jù)有關(guān)資料報道，如果電解質(zhì)中含有0.01％的磷，則電流效率降低0.95%〕。根據(jù)三種氟化鋁的“五氧化二磷”指標(biāo)可以算出其進(jìn)入電解質(zhì)的量無水氟化鋁干法氟化鋁濕法氟化鋁P進(jìn)入量，g/t-Al0.173.54.38磷進(jìn)入電解質(zhì)的中的量第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4對原鋁質(zhì)量的影響按照上表的數(shù)據(jù)計算，使用無水氟化鋁其硅雜質(zhì)進(jìn)入量將比干法和濕法氟化鋁大大減少，可以穩(wěn)定電解質(zhì)的分子比，有助于原鋁產(chǎn)品質(zhì)量的提高無水氟化鋁干法氟化鋁濕法氟化鋁Si進(jìn)入量，ppm1.8523.335硅進(jìn)入電解質(zhì)的中的量第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5流動性的差異粉體物料流動性可粗略的用粉體物料松裝密度來評價，松裝密度大的流動性較好，較好的流動性可以大大降低工人上料時的工作量。無水氟化鋁干法氟化鋁濕法氟化鋁松裝密度g/cm3≥1.51.30.7三種不同氟化鋁松裝密度第28頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論2007年10月29日，新頒布的《鋁行業(yè)準(zhǔn)入條件》明文規(guī)定：“禁止?jié)穹üに嚿a(chǎn)鋁用氟化鹽”;“新改造的電解鋁生產(chǎn)能力，原鋁液消耗氟化鹽低于25千克／噸鋁；現(xiàn)有的電解鋁企業(yè)，原鋁液消耗氟化鹽低于30千