无水氟化铝对电解铝有利因素分析

无水氟化铝对电解铝有利因素分析第1页，共30页，2023年，2月20日，星期六前言公司为实施国家高技术产业化示范工程，于1999年成立拥有国家专利90项制修订29项国家标准，研制了冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、铝用电解质等国家标准样品组建了无机氟化工行业第一家国家认可实验室主导产品冰晶石、无水氟化铝是国家重点新产品冰晶石产销量、出口量连续9年居全国第一位无水氟化铝产销量、出口量连续3年居全国第一位六氟磷酸锂中试成功，迈出了进军新能源产业的重要一步第2页，共30页，2023年，2月20日，星期六

国家高技术产业化示范工程

——氟硅酸钠法制冰晶石联产优质白炭黑国家资源节约和环境保护项目

——磷肥副产氟资源综合利用项目国家循环经济和资源节约重大示范项目

——年产1万吨再生冰晶石项目第3页，共30页，2023年，2月20日，星期六普通冰晶石氟化盐湿法氟化铝干法氟化铝氟化铝其它氟化铝无水氟化铝冰晶石高分子冰晶石铝用氟化盐的分类第4页，共30页，2023年，2月20日，星期六电解液（氟化铝、冰晶石）氟化铝第5页，共30页，2023年，2月20日，星期六氟化铝作为电解过程的溶剂之一，不但是电解质的重要组成部分影响电解质的化学物理性质，而且在正常电解生产过程中是调整电解质分子比、控制电解过程热平衡的重要手段。用不同方法生产的氟化铝化学物理性质差别甚大，直接影响电解生产的操作、指标、产品质量和环境。以下通过无水、干法和湿法氟化铝的生产工艺和产品质量进行比较，分析其在电解铝使用过程中对能源消耗、污染排放、产品质量方面的影响。第6页，共30页，2023年，2月20日，星期六目录氟化铝产品分类及生产工艺1电解铝生产对氟化铝性质要求2三种氟化铝对电解铝生产影响3第7页，共30页，2023年，2月20日，星期六1.1氟化铝产品分类目前，国内外各种氟化铝产品根据生产工艺的不同可分为三种：

湿法氟化铝、干法氟化铝和无水氟化铝产品原料特点湿法氟化铝30%氢氟酸杂质高、流动性差干法氟化铝88~90%氢氟酸气体流动性好、杂质含量优于湿法无水氟化铝99.9%无水氢氟酸气体流动性最好、杂质含量极低第8页，共30页，2023年，2月20日，星期六1.2生产工艺比较以下从化学反应角度比较三种不同氟化铝生产工艺，阐述三种氟化铝的优缺点第9页，共30页，2023年，2月20日，星期六干法氟化铝工艺流程图湿法氟化铝工艺流程图无水氟化铝工艺流程图1.21三种氟化铝的生产工艺流程图第10页，共30页，2023年，2月20日，星期六1.22氢氟酸工艺对比三种工艺氢氟酸区别在于对产生的氟化氢气体的处理方法湿法氟化铝使用的30%的氢氟酸，产生的粗氟化氢气体用水加以吸收干法氟化铝是用产生的粗氟化氢气体直接用于合成氟化铝无水氟化铝是将产生的氟化氢气体经精馏精制得到99.9%的液体氢氟酸，再用于制氟化铝氢氟酸主反应：氢氟酸副反应：第11页，共30页，2023年，2月20日，星期六1.2湿法氟化铝

Al2(SO3)3＋6H2O3HF＋Al(OH)3

AlF3·3H2O副反应方程式

Al2(SO4)3

＋6H2OH2SiF6

＋2Al(OH)3

3H3PO4

＋2Al(OH)3Al2(PO4)3

＋6H2OAlF3

＋3H2O3H2SO4＋2Al(OH)33H2SO3

＋2Al(OH)3

2AlF3＋SiO2

＋3H2O主反应方程式第12页，共30页，2023年，2月20日，星期六主反应方程式副反应方程式1.22干法氟化铝第13页，共30页，2023年，2月20日，星期六主反应方程式副反应方程式1.23无水氟化铝第14页，共30页，2023年，2月20日，星期六1.24结论从以上论述可以看出，无水氟化铝拥有比前两种工艺更低的杂质含量、更低的水分含量、更高的松装密度更好的流动性第15页，共30页，2023年，2月20日，星期六目录氟化铝产品分类及生产工艺1电解铝生产对氟化铝性质要求2三种氟化铝对电解铝生产影响3第16页，共30页，2023年，2月20日，星期六2电解铝生产对氟化铝的性质要求尽可能少的水份含量，以减少电解质熔体的水解具有低的杂质含量,有利于提高电解铝的质量、电流效率具有较好的流动性，以满足自动化输送的需要第17页，共30页，2023年，2月20日，星期六部分国外厂商指标

组成美洲某铝业亚洲某铝业欧洲某铝业氟化铝AlF3（%）≥909090二氧化硅SiO2（%）≤0.050.200.10五氧化二磷P2O5（%）0.010.0080.015硫酸盐SO4（%）0.200.300.20烧减量（%）0.701.00.40松装密度（g/cm³）

≥1.51.451.4第18页，共30页，2023年，2月20日，星期六牌号化学成分（质量分数）/%物理性能FAlNaSiO2Fe2O3SO42-P2O5烧减量松裝密度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为无水氟化铝标准，AF-2和AF-3为其他氟化铝标准氟化铝国家技术要求（GB/T4292-2007）：第19页，共30页，2023年，2月20日，星期六主要指标无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝物理形态砂状，流动性好砂状，流动性好粉状，流动性差松装密度(g/cm3）≥1.501.300.70主含量（AlF3）90.5%90.0%85.5%灼减量(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%2.2三种不同氟化铝的产品质量对比第20页，共30页，2023年，2月20日，星期六目录氟化铝产品分类及生产工艺1电解铝生产对氟化铝性质要求三种氟化铝对电解铝生产影响32第21页，共30页，2023年，2月20日，星期六3.1氟化铝消耗由上表可见：三种氟化铝主含量不同，由此可算出在电解生产中无水氟化铝中氟化铝含量为用干法和湿法生产的氟化铝量的1.006和1.059

倍“烧减量”是氟化铝中水分含量的表示，氟化铝中的水分会导致氟化铝水解。在铝电解过程中因为三种氟化铝的烧减量的不同，产生的水解量损失也不同，因此仅仅考虑含水影响，经计算干法和湿法生产的氟化铝消耗并分别为无水氟化铝的1.002和1.055

倍1.000.300.08硫酸盐SO4（%）85.590.090.5≥氟化铝AlF3（%）0.040.030.004五氧化二磷P2O5（%）0.701.301.50松装密度（g/cm³）5.500.500.30烧减量（%）0.300.250.02≤

二氧化硅SiO2（%）湿法氟化铝干法氟化铝无水氟化铝组成≥第22页，共30页，2023年，2月20日，星期六将主要含量和水分影响相加计算，在电解铝生产中用干法和湿法生产出的氟化铝分别为无水氟化铝的1.01和1.26倍。第23页，共30页，2023年，2月20日，星期六3.21污染排放--氟化氢气体无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝HF排放，kg/t-Al0.170.3121.5国内三种氟化铝在电解中HF排放比较表含氟烟气是电解铝生产中的主要气态污染物，氟化氢是气氟的主要成分。氟化氢是电解质中的含氟物料与水或氢作用而产生的。水的来源是氧化铝、氟化铝和环境中的水分

“烧减量”指标主要以氟化铝产品中的结晶水含量为主

根据三种氟化铝的“烧减量”指标和水解反应方程式（3H2O+2AlF3=A1203+6HF↑）可以算出其在电解使用后氟化氢气体的排放量第24页，共30页，2023年，2月20日，星期六3.22污染排放—二氧化硫气体无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝so2排放，kg/t-Al0.010.040.167国内三种氟化铝在电解中so2排放比较表氟化铝中的“硫酸盐”在加入电解液后会产生有害的二氧化硫气体，根据三种氟化铝的“硫酸盐”指标可以算出其在电解铝使用后二氧化硫气体的排放量第25页，共30页，2023年，2月20日，星期六3.3对电流效率的影响氟化铝中的“五氧化二磷”在加入电解质后会一直累积而导致磷含量升高，造成电流效率的下降，电耗升高，据有关资料报道，如果电解质中含有0.01％的磷，则电流效率降低0.95%〕。根据三种氟化铝的“五氧化二磷”指标可以算出其进入电解质的量无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝P进入量，g/t-Al0.173.54.38磷进入电解质的中的量第26页，共30页，2023年，2月20日，星期六3.4对原铝质量的影响按照上表的数据计算，使用无水氟化铝其硅杂质进入量将比干法和湿法氟化铝大大减少，可以稳定电解质的分子比，有助于原铝产品质量的提高无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝Si进入量，ppm1.8523.335硅进入电解质的中的量第27页，共30页，2023年，2月20日，星期六3.5流动性的差异粉体物料流动性可粗略的用粉体物料松装密度来评价，松装密度大的流动性较好，较好的流动性可以大大降低工人上料时的工作量。无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝松装密度g/cm3≥1.51.30.7三种不同氟化铝松装密度第28页，共30页，2023年，2月20日，星期六结论2007年10月29日，新颁布的《铝行业准入条件》明文规定：“禁止湿法工艺生产铝用氟化盐”;“新改造的电解铝生产能力，原铝液消耗氟化盐低于25千克／吨铝；现有的电解铝企业，原铝液消耗氟化盐低于30千克