河南是我國鋁土礦資源的主要產(chǎn)地之一，探明鋁土礦儲量居全國第二位，預(yù)測資源總儲量超過10億噸，主要為一水硬鋁石型鋁土礦。與國內(nèi)其他地區(qū)鋁土礦相比，河南地域鋁土礦生產(chǎn)的氧化鋁Li2O含量較高。電解鋁廠長期使用該種氧化鋁，電解質(zhì)體系中Li+含量會持續(xù)富集，LiF濃度不斷升高，由此會帶來電解質(zhì)初晶點溫度下降，氧化鋁溶解難度增大。在國內(nèi)，受制于電力成本影響，低電壓工藝是電解鋁廠的大勢所趨。在采用低電壓工藝技術(shù)保溫型電解槽上長期使用該種氧化鋁，當電解質(zhì)中LiF富集含量超過9%以后，若電解槽內(nèi)外部的影響因素管控不到位，極易產(chǎn)生沉淀與結(jié)殼，電解后續(xù)生產(chǎn)會極不穩(wěn)定，被迫抬高電壓穩(wěn)定槽況，熱收入過剩，電解槽爐幫瓦解，低電壓運行中止，噸鋁能耗、碳耗、氟鹽等消耗指標隨之攀升。在河南，富鋰電解質(zhì)體系成為了低電壓電解生產(chǎn)長期穩(wěn)定運行的主要障礙之一。 自2011年以來，河南的氧化鋁產(chǎn)量每年在1000萬噸以上，位居全國第二位。在國內(nèi)鋁土礦資源日益緊張和電解鋁價低迷、成本高企的當下，河南電解鋁廠如何充分利用當?shù)刭Y源，使用本地區(qū)氧化鋁，發(fā)揚高Li+電解質(zhì)體系的優(yōu)點，規(guī)避高鋰氧化鋁缺點，降低該地區(qū)電解鋁綜合生產(chǎn)成本，拉動當?shù)亟?jīng)濟顯得尤為重要。 1 富含Li等雜質(zhì)氧化鋁原料及使用探討 由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點，我國60%以上鋁土礦中都含有Li成分，采用該種類型鋁土礦石所生產(chǎn)的氧化鋁都含有Li2O，根據(jù)不同區(qū)域的礦石所生產(chǎn)出的氧化鋁Li2O含量略有不同，表1為全國部分氧化鋁企業(yè)生產(chǎn)氧化鋁Li2O、K2O等雜質(zhì)的含量情況，從抽取的12家企業(yè)樣本分析的結(jié)果看，有8家企業(yè)的氧化鋁中鋰含量較高(氧化鋰含量大于0.03%，一般電解質(zhì)中累積LiF含量3%)。隨著電解槽生產(chǎn)連續(xù)大比例(超過70%)使用含Li2O等雜質(zhì)較高的氧化鋁，電解質(zhì)內(nèi)LiF、KF含量會持續(xù)增加，有的鋁廠LiF+KF之和含量會超過10%以上。與采用國外或國內(nèi)不含Li2O、K2O的氧化鋁電解電解質(zhì)成分相比要復(fù)雜的多，全國接近一半的電解鋁廠遇到此類問題。解決好富鋰氧化鋁的鋁電解節(jié)能工藝技術(shù)已成為制約我國鋁工業(yè)節(jié)能減排的重大關(guān)鍵技術(shù)課題。 20世紀80年代，國際鋁工業(yè)曾經(jīng)開展過電解質(zhì)中添加鋰鹽的大量研究和工業(yè)推廣應(yīng)用。當時添加鋰鹽的目的主要是降低電解溫度來提高電流效率和降低能耗。由于鋰鹽價格很高，為將降低添加