淺談高鋰電解質(zhì)對鋁電解生產(chǎn)的影響及改善措施

甘守財 李善發(fā)

（中國鋁業(yè)青海分公司，青海 西寧 810108）

最近幾年里，通過電解鋁生產(chǎn)出來的氟化鋁里面包含了高濃度的鋰鹽，從而導致了電解質(zhì)里面的氟化鋰含量比普通情況下高出很多，并且其濃度還在不斷的提升，最高的時候居然可以達到百分之九到百分之十。如果電解質(zhì)里面含有比較高濃度的鋰元素，那么會使得電解過程中生產(chǎn)槽的溫度低于正常值，從而沒有辦法達到氧化鋁溶解的溫度，電解槽爐里面沉積了不少的沉淀物，致使電解工藝操作的難度系數(shù)在很大程度上增加了不少，鋁電解槽的穩(wěn)定性比較弱，現(xiàn)有的技術條件還不能很好的保持其具備穩(wěn)定性，這對生產(chǎn)和能源的消耗情況都大為不利。

一、氟化鋰對電解鋁過程的影響

（一）氟化鋰對電解質(zhì)溫度的影響

在電解鋁的生產(chǎn)過程中，一般電解的溫度需要處于900～960℃之間，但是如果里面含有氟化鋰，那么電解的溫度就會隨之下降。根據(jù)相關的研究數(shù)據(jù)顯示，在電解鋁的生產(chǎn)過程中，如果電解質(zhì)當中含有百分之一的氟化鋰就可以降低7～9℃，而如果電解鋁當中保持正常的氟化鋰(1～3%)是可以有效的降低電解槽的溫度。因此，我們可以通過這些數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)一個降低溫度的好方法。當我們想要為其降低溫度的時候，可以在里面添加一些鋰鹽。但是因為鋁水可以降解很多的鋰鹽，因此鋰鹽便可以逐漸的在電解質(zhì)里面沉淀堆積。

（二）氟化鋰對電流效率的影響

上面提到過，氟化鋰能夠?qū)ρ趸X造成溶解的后果。如果在電解質(zhì)里面含有過多的氟化鋰，那么電解槽的底部會被還沒有來的及溶解的氧化鋁沉淀物所吞噬，這樣會使得陽極消耗不均衡，還能夠破壞電解槽的制作工藝，降低電流工作的效率，還能夠增加能量的消耗。

二、鋰鹽在電解質(zhì)里面的熱力學現(xiàn)象

（一）鋰鹽在電解質(zhì)里面的生長模式

工業(yè)型氧化鋁如果按照鋁電解槽的規(guī)律進入到電解質(zhì)當中，它里面含有的物質(zhì)也會隨之而進入里面，然后這個物質(zhì)再和鈉冰晶石在高溫的作用下，發(fā)生化學反應，生成新的物質(zhì)。同時，這種新生成的物質(zhì)還可以與電解質(zhì)里面的過剩物質(zhì)發(fā)生新一輪的化學反應。

（二）氟化鋰的分解

隨著溫度的不斷升高，自由能可以表現(xiàn)出不斷攀升的態(tài)勢。如果在九百四十攝氏度的電解質(zhì)中，氟化鋰的分解能力會比零大很多。經(jīng)過嚴密的計算，這個時候的氟化鋰的分解電壓呈現(xiàn)為5.195伏，這與氧化鋁的分解電壓相比大的多，因此，它能夠在電解質(zhì)里面保持比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

三、高鋰電解質(zhì)體系對電解生產(chǎn)帶來的重大影響

（一）對電解溫度的影響

現(xiàn)在，我國與鋁有關的企業(yè)中電解質(zhì)里面含有鋰的比例呈現(xiàn)出比較大的差異。當氟化鋰的占比每增加一點，其電解質(zhì)的初晶溫度就會隨之而降低。這正好也是我國現(xiàn)在電解鋁企業(yè)在工作的時候采用不同電解溫度的重要原因。而當鋰的含量超過了6%以后，其在初晶溫度上的作用會明顯的降低，鋰的濃度成為了對其影響力最大的因素。也正是因為這個因素，。會為我國相關企業(yè)帶來一系列的問題。

（二）對陽極效應發(fā)生的影響

根據(jù)新的研究報告顯示，如果電解質(zhì)里面含有1%的氟化鋰，那么它就能夠憑借自身的力量使得氧化鋁的飽和溶解度降為3%左右。同時，從當下的生產(chǎn)技術上來看，氟化鋰對其速度的影響在逐漸的降低，這在很大程度上使得鋁電解槽底部出現(xiàn)被沉積物覆蓋的現(xiàn)象。這兩個方面都使得高理電解質(zhì)沒有辦法能夠全部溶解掉氧化鋁，從而使得電解質(zhì)里面含有的氧化鋁的數(shù)量會比較低下，從而特別容易造成陽極現(xiàn)象，使得工廠無法正常生產(chǎn)，從而無法為市場提供相應的產(chǎn)品數(shù)量。

四、應對措施

（一）研發(fā)適合富鋰電解質(zhì)的電解技術

在我國北方，有很多的企業(yè)喜歡使用氧化鋁作為主要原材料。但是隨著時間的流逝，氧化鋁里面的鋰鹽會逐漸的堆積到電解質(zhì)當中，所以生產(chǎn)出來的材料里面含有大量的鋰。為了很好的解決這一問題，我國政府必須要派一些專家學者研發(fā)新的電解技術，幫助我國企業(yè)在最短的時間內(nèi)解決這一問題，保證其生產(chǎn)出高質(zhì)量、符合國家規(guī)定的原材料，這才是我國企業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。

（二）富鋰氧化鋁全部或者是部分換為低鋰氧化鋁

我們可以從原材料上面入手，企業(yè)可以為自己提供更加多的供應商，拓寬自己原材料的來源，將以前那種富含鋰的氧化鋁通通的都換成低含量鋰氧化鋁，從而從原材料上面幫助企業(yè)盡量的減少鋰對生產(chǎn)的不利，從而使得企業(yè)能夠正常運轉(zhuǎn)，不斷的為市場提供更多的產(chǎn)品，滿足市場對其的需要，保證企業(yè)有足夠的盈利空間。

（三）使用冰晶石或者是廢棄的低鋰電解質(zhì)代替富鋰電解質(zhì)

氟化鋰一般都是存在在電解質(zhì)里面，能夠順利進入到鋁水當中的畢竟是很小的一部分。我們可以采取定期"換血"的方法，使用冰晶石或者是廢棄不用的低鋰電解質(zhì)代替之前使用過的電解質(zhì)，這樣一來就能達到降低其在電解質(zhì)里面的含量，但是被替換下來的電解質(zhì)又應該如何處理呢？

（四）研發(fā)富鋰鋁土礦生產(chǎn)低鋰氧化鋁的技術

我們都是從鋁土礦石里面找到的鋁元素。如果我們能夠在氧化鋁的生產(chǎn)過程中就降低鋰的含量，那么我們將能夠有效的把控住氧化鋁帶給電解鋁的鋁元素。因此，我們可以根據(jù)這個想法，去組織科研人員加快針對這方面的科研力度。希望能夠盡快的研發(fā)出這種技術，幫助我們從源頭上高效率的解決高鋰的問題。這種方法避免了很多不必要的后續(xù)工作，而且也節(jié)省了不少工作環(huán)節(jié)，為企業(yè)帶來比較高效的生產(chǎn)效果，因此我個人覺得這個措施是最佳選擇。

結(jié)語

高鋰情況一直都困擾著我國企業(yè)，是我國企業(yè)發(fā)展道路上最大的絆腳石。隨著時間的推移，電解質(zhì)里面的鋰鹽含量也會逐漸的增多，雖然很多企業(yè)都在積極的想辦法解決這一問題，但是到目前為止仍然還沒有什么有效的策略。而如果能夠研發(fā)出提鋰技術，那么這對該行業(yè)未來的發(fā)展具有特別大的作用。