从含铝粉煤灰中生产电解铝的技术
时间：2015-01-12 13:24 来源：未知 作者：admin 点击：次
随着我国铝工业的发展，国内铝土矿呈现品位持续下降的局面。因此，研发利用低品位含铝矿物的新技术对于满足我国日益发展的铝工业的需要非常必要，特别是需要探索一种低碳、节能、符合循环经济原则的铝冶炼生产技术。若用传统碱法生产电解铝的原料存在许多问题，随着铝土矿品位的降低将会造成氧化铝回收率的降低和碱的消耗量的增加及废渣产出量的增加，不仅使单位产品费用增加，还因渣的堆存对环境造成影响。
最近，中国铝业山东分公司借鉴镁钛冶金和煤气化技术开展低品位铝矿和粉煤灰加炭氯化法，提出了一种低品位含铝矿物电解生产铝的新技术。这种方法可广泛适用于低品位含铝资源，特别适合于含总水低的粉煤灰。
粉煤灰中含有 Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O、Ga2O3等氧化物。在有还原剂炭存在的条件下，高温下可以生成金属氯化物。当温度高于 1000K 时反应按：MeO + C + Cl2= MeCl2+ CO 进行。
他们采用的工艺路线如下：
（1）将热的粉煤灰经立式磨到一定粒度，将灰分小于 2% 的石油焦破碎到通过 16 目的程度，按照反应进行的要求将粉煤灰和石油焦进行配料。氯化使用电解槽收集的氯气，并补充 99. 5% 以上的液氯。
（2）氯化在氯化炉中进行。他们对沸腾氯化炉借鉴镁钛冶金氯化炉进行改进: 为了保证氯气分布均匀，设有适当的气体分布板；除物料沸腾区外，为保证反应充分进行，并防止物料很快被带出炉外，减少烟气量，在沸腾层上部设有扩大部分；有适当的加、排料装置；炉子充分密封，所有与氯接触的部分都选用耐腐蚀材料。
（3）得到了各种氯化物后，先进行过滤除尘，然后根据氯化物沸点的不同进行分级冷却降温。从冷凝器得到 AlCl3和 FeCl3混合物，送到精制炉内，提温到 200℃，保持在 4 个大气压，加入适量的铝粉，发生如下反应：FeCl3+ Al = AlCl3+ Fe，反应物经过水力旋流器分离出金属铁和 AlCl3，在 70℃ 温度下冷凝成固态的AlCl3，储存供电解用。
（4）AlCl3的电解。电解槽采用双极性多室槽，以降低阳极和阴极的压降，碳阳极不消耗，电解质的成分为: AlCl3( 5 ±2% ) 、NaCl 53%、LiCl 42% 。电解温度为 700±10℃。对三室槽: 极距 2.54cm、单室槽电压 3.3V、阳极电流密度为1.35A/cm2。
经过试验，上述工艺显示出一系列优点：
（1）制取每公斤铝电耗仅 11.44 度，节电效果明显。
（2）由于 AlCl3电解使用惰性阳极，排出的是O2而不是 CO2，有利于改善大气环境。
（3）整个流程基本上是干法生产，节约了湿法生产所需要的大量水源。
（4）由于电解阳极不消耗且电解单位产品较冰晶石-氧化铝熔盐电解法电能消耗低，故电解铝成本大幅度下降，仅阳极就节约近 1500 元/吨铝。
（5）可大大改善电解作业条件，无需要定期更换阳极。
