專利名稱：一種三層液精煉高精鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種三層液精煉高精鋁的方法。
背景技術(shù)：
純度為99.99％～99.999％高精鋁主要用于制作電解電容器原料，三層液精煉鋁電解法是制備高精鋁的主要方法。在三層液精煉電解槽內(nèi)，原鋁和銅配制成的合金作為陽極，析出在陰極上的高精鋁層為陰極，其純度通常在99.99％～99.999％，電解質(zhì)有兩大類純氟化物體系和氟氯化物體系。三層液電解法能耗高，目前國內(nèi)最低能耗為14000kWh/噸精鋁，經(jīng)常高達17000～18000kWh/噸精鋁，導(dǎo)致高精鋁生產(chǎn)成本高。其主要原因是三層液中的中間層必須保持足夠的高度，如果中間電解質(zhì)層太薄，即陰極高精鋁層和陽極合金層極距太小，將導(dǎo)致高精鋁和陽極合金易混，影響精煉效果，因此，電解質(zhì)層必須保持至少10cm的厚度，結(jié)果如此厚度電解質(zhì)造成了槽電壓大，能耗居高不下。目前國內(nèi)外資料尚無這方面的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對使用石墨做陰極，污染產(chǎn)品、使用壽命短、產(chǎn)品成本高和固體精鋁陰極不能深插進入中間電解質(zhì)層，從而造成槽電壓大能耗高的問題，發(fā)明一種三層液電解制備高精鋁的方法。
一種三層液精煉高精鋁的方法，采用純氟化物體系或氟氯化物體系組分作為電解質(zhì)，陽極合金為重量百分比為7∶3的電解銅和原鋁混合液，側(cè)壁材料使用高純氧化鎂耐火材料，三層液精煉鋁電解槽的陰極基體材料使用鑄鐵，在鑄鐵上用等離子噴涂方法噴涂硼化鈦材料或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層，其中硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料中硼化鈦和硅化鎢重量百分比為15～18∶1，涂層厚度1～3mm。在電解精煉過程中，將等離子噴涂硼化鈦或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層的鑄鐵陰極插入電解質(zhì)層中，使之底端與陽極合金表面距離保持在3～4.5cm，槽電壓在3.5～4.0V，電解質(zhì)層厚度不小于10cm。
使用純氟化物體系作為電解質(zhì)，純氟化物體系組分配方，按重量百分比計，各組分比例為NaF15～19％，AlF345～48％，CaF22～15％，BaF225～35％，LiF2～10％。所述純氟化物電解質(zhì)的初晶溫度在640～690℃，密度為2.62～2.92g/cm3，電導(dǎo)率為1.01～1.64Ω-1·cm-1，操作溫度720～760℃。
使用氟氯化物體系作為電解質(zhì)，氟氯化物體系組分配方，按重量百分比計，各組分比例為NaF16～22％，AlF316～23％，BaCl256～62％，NaCl6～10％，LiCl1～2％。所述氟氯化物電解質(zhì)的初晶溫度在650～700℃，密度為2.72～3.02g/cm3，電導(dǎo)率為1.31～1.84Ω-1·cm-1，操作溫度730～760℃。
生產(chǎn)步驟如下1、將純氟化物體系或氟氯化物體系原料首先分別干燥脫水，按照配方混料熔化，在預(yù)電解槽上預(yù)電解4h除雜，加入三層液精煉鋁電解槽中。
2、在三層液電解槽中加入重量百分比為7∶3的電解銅和原鋁混合液作為陽極。
3、兩種電解質(zhì)體系所使用的基體材料是鑄鐵，用等離子噴涂方法噴涂硼化鈦材料或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層作陰極。在電解過程中，這種鑄鐵陰極插入電解質(zhì)層中，其底端與陽極合金表面距離保持在3～4.5cm，槽電壓在3.5～4.0V。
4、定期用虹吸法出高精鋁。
本發(fā)明采用的純氟化物體系或氟氯化物體系兩種組分電解質(zhì)，陰極基體材料是鑄鐵，并用等離子噴涂方法在其表面噴涂硼化鈦材料或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層。在電解過程中，這種鑄鐵陰極插入電解質(zhì)層中，其底端與陽極合金表面距離保持在3～4.5cm，槽電壓在3.5～4.0V。
本發(fā)明采用的三層液精煉高精鋁方法，高精鋁生產(chǎn)成本低，特級品率不低于98％，能耗為10500～12000kWh/t；高精鋁純度在99.993％～99.999％。
具體實施例方式
實施例1在60KA三層液精煉鋁電解槽上生產(chǎn)高精鋁使用純氟化物體系作為電解質(zhì)，按重量百分比計，各組分比例為NaF15％，AlF345％，CaF27％，BaF229％，LiF4％。所述純氟化物電解質(zhì)的初晶溫度在650℃，密度為2.67g/cm3，電導(dǎo)率為1.53Ω-1·cm-1，操作溫度740℃。使用等離子噴涂方法噴涂了硼化鈦材料涂層的鑄鐵陰極。陰極底端與陽極合金表面距離保持在3.5cm，槽電壓在3.5V，直流電耗10534kWh/t-高精鋁，高精鋁純度為99.995％。
實施例2在65KA三層液精煉鋁電解槽上生產(chǎn)高精鋁使用純氟化物體系作為電解質(zhì)，按重量百分比計，各組分比例為NaF15％，AlF345％，CaF26％，BaF228％，LiF6％。所述純氟化物電解質(zhì)的初晶溫度在662℃，密度為2.61g/cm3，電導(dǎo)率為1.43Ω-1·cm-1，操作溫度740℃。使用等離子噴涂方法噴涂了硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層的鑄鐵陰極，陰極底端與陽極合金表面距離保持在4cm，槽電壓在3.95V。直流電耗11888kWh/t-高精鋁，高精鋁純度在99.993％。
實施例3在80KA三層液精煉鋁電解槽上生產(chǎn)高精鋁使用氟氯化物體系作為電解質(zhì)，按重量百分比計，NaF17％，AlF317％，BaCl258％，NaCl6％，LiCl2％。所述氟氯化物電解質(zhì)的初晶溫度在680℃，密度為2.80g/cm3，電導(dǎo)率為1.86Ω-1·cm-1，操作溫度740℃。使用等離子噴涂的硼化鈦材料涂層鑄鐵陰極，陰極底端與陽極合金表面距離保持在3.7cm，槽電壓在3.8V。直流電耗11437kWh/t-高精鋁，高精鋁純度為99.996％％。
實施例4在70KA三層液精煉鋁電解槽上生產(chǎn)高精鋁使用氟氯化物體系作為電解質(zhì)，按重量百分比計，NaF17％，AlF318％，BaCl257％，NaC17％，LiCl1％。所述氟氯化物電解質(zhì)的初晶溫度在670℃，密度為2.78g/cm3，電導(dǎo)率為1.83Ω-1·cm-1，操作溫度740℃。使用等離子噴涂硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層的鑄鐵陰極，陰極底端與陽極合金表面距離保持在3.8cm，槽電壓在3.9V。直流電耗11738kWh/t-高精鋁，高精鋁純度在99.993％％。
實施例5在100KA三層液精煉鋁電解槽上生產(chǎn)高精鋁使用氟氯化物體系作為電解質(zhì)，按重量百分比計，NaF17％，AlF317％，BaCl256％，NaCl8％，LiCl2％。所述氟氯化物電解質(zhì)的初晶溫度在668℃，密度為2.82g/cm3，電導(dǎo)率為1.87Ω-1·cm-1，操作溫度740℃。使用等離子噴涂的硼化鈦鑄鐵陰極，陰極底端與陽極合金表面距離保持在3.5cm，槽電壓在3.7V。直流電耗11136kWh/t-高精鋁，高精鋁純度在99.994％％。
權(quán)利要求
1.一種三層液精煉高精鋁的方法，采用純氟化物體系或氟氯化物體系組分作為電解質(zhì)，陽極合金為重量百分比為7∶3的電解銅和原鋁混合液，側(cè)壁材料使用高純氧化鎂耐火材料，其特征在于三層液精煉鋁電解槽的陰極基體材料使用鑄鐵，在鑄鐵上用等離子噴涂方法噴涂硼化鈦材料或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層，其中硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料中硼化鈦和硅化鎢重量百分比為15～18∶1，涂層厚度1～3mm；在電解精煉過程中，將等離子噴涂硼化鈦或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層的鑄鐵陰極插入電解質(zhì)層中，使之底端與陽極合金表面距離保持在3～4.5cm，槽電壓在3.5～4.0V，電解質(zhì)層厚度不小于10cm。
2.如權(quán)利要求1所述的三層液精煉高精鋁的方法，其特征在于使用純氟化物體系作為電解質(zhì)，純氟化物體系組分配方，按重量百分比計，各組分比例為NaF15～19％，AlF345～48％，CaF22～15％，BaF225～35％，LiF2～10％，所述純氟化物電解質(zhì)的初晶溫度在640～690℃，密度為2.62～2.92g/cm3，電導(dǎo)率為1.01～1.64Ω-1·cm-1，操作溫度720～760℃；使用氟氯化物體系作為電解質(zhì)，氟氯化物體系組分配方，按重量百分比計，各組分比例為NaF16～22％，AlF316～23％，BaCl256～62％，NaCl6～10％，LiCl1～2％，所述氟氯化物電解質(zhì)的初晶溫度在650～700℃，密度為2.72～3.02g/cm3，電導(dǎo)率為1.31～1.84Ω-1·cm-1，操作溫度730～760℃。
全文摘要
一種三層液精煉高精鋁的方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。本發(fā)明采用純氟化物體系或氟氯化物體系組分作為電解質(zhì)，其特征在于三層液精煉鋁電解槽的陰極基體材料使用鑄鐵，在鑄鐵上用等離子噴涂方法噴涂硼化鈦材料或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層，其中硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料中硼化鈦和硅化鎢重量百分比為15～18∶1，涂層厚度1～3mm；在電解精煉過程中，將等離子噴涂硼化鈦或硼化鈦與硅化鎢復(fù)合材料涂層的鑄鐵陰極插入電解質(zhì)層中，使之底端與陽極合金表面距離保持在3～4.5cm，槽電壓在3.5～4.0V，電解質(zhì)層厚度不小于10cm。本發(fā)明采用的三層液精煉高精鋁方法，高精鋁生產(chǎn)成本低，特級品率不低于98％，能耗為10500～12000kWh/t；高精鋁純度在99.993％～99.999％。
文檔編號C25C3/00GK1807695SQ200610011128
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者盧惠民 申請人:盧惠民