浅谈降低铝电解氟化铝消耗的有效对策

阿富林 尹青华 李善发

（中国铝业青海分公司，青海 西宁 810101）

氟化铝主要是用于调整铝电解过程当中电解质的成分，而随着电化学反应的推移产生氟化物的排放量会对环境造成较大的消极影响，而氟化铝的消耗量也是与电解生产过程当中的一项重要的技术经济指标，许多铝电解生产企业在进行生产的过程当中，主要将科学研究的重点放在如何降低氟化铝的消耗并减少污染物排放方面。目前随着人们环境保护意识的不断增强，国民对环境保护的问题也逐渐关注，企业在进行生产时面对着环境的压力，环保压力以及成本的压力，更需要在降低氟化铝消耗以及减少污染物排放方面做出大量的实践研究。

一、最近两年氟化铝消耗情况

从2016年到2017年，我国在氟化铝消耗方面的情况进行分析，可以发现2016年和2017年的氟化铝单耗完成分别为每吨23.91千克铝和每吨21.17千克。但是我国在氟化铝消耗的生产计划方面规定，每年的消耗量应该是在每吨20千克以内。由此我们可以看出，2016年到2017年的氟化铝刚好情况明显高于每年的计划，同时每个月的单耗量高低不等，相对不均匀。

二、影响氟化铝消耗的分析

（一）与电解槽工艺参数的关系

在氟化铝消耗与电解槽工艺参数的关系中，可以具体分为氟化铝消耗与工作电压的关系，氟化铝消耗与分子比的关系，氟化铝消耗与曲线效应系数的关系。首先从氟化铝消耗与工作电压的关系进行分析，在2016年度电解槽的平均电压在4.006伏左右，此时氟化铝的单耗为每吨23.9千克，而在2017年度的电解槽平均电压为4.001V左右，此时氟化铝的单耗为每吨21.9千克。由此我们可以看出电解槽工作电压与氟化铝消耗之间存在反比关系，如果电解槽工作的电压增加，那么氟化铝的消耗量将会减少。从氟化铝消耗与分子比的关系进行分析，氟化铝的消耗与槽分子比之间呈现出反比的关系，要想能够降低氟化铝的消耗，可以通过在生产过程当中添加氟化铝的方式来进行控制。在关于曲线效应系数方面的关系中，可以看出随着曲线效应的增加，氟化铝的消耗量也会随之增加，其主要原因是因为发生阳极效应或者闪烁效应之后电解槽效应的过热度就会大大增加，从而提高氟化铝的挥发性。

（二）氟化铝消耗与净化系统运行的关系

在针对氟化铝消耗与净化系统运行的关系进行分析时，主要从氟化铝消耗与净化排空烟气氟含量以及净化动力电的关系进行探讨。首先从氟化铝消耗与净化排空烟气氟含量的关系进行探讨时，从我国2016年到2017年每月的排空烟气当中的氟含量数据总可以看出，月度烟气排空氟含量与当月的氟化铝消耗量存在正比关系。同时与净化车间动力电消耗之间也存在着正比的关系，随着净化排烟风机电流的增加，氟含量的消耗也会增加。

三、铝电解生产过程中氟化铝的消耗

（一）电化学消耗

电化学消耗的过程就是铝电解生产时原材料中含有的部分杂质，比如水，氧化硅，氧化钙等物质会分解到电解质当中与氟化铝或者冰晶石生成各种各样的氟化物。其中最主要的电化学反应能够对空气造成严重影响的，主要是氟化铝与水的反应，也就是水解反应，它的反应结果会直接引起分子比的升高，进而生产出氟化氢气体，并对环境造成污染。

（二）物理损耗

所谓的物理损耗是指电解铝过程当中氟化铝存在的挥发性使得氟化铝消耗大大增加，在多种电解质组分当中，氟化铝的电解温度下饱和蒸气压最高，所以该电解过程会首先将氟化铝分离出来，并随着温度的不断升高，氟化铝的挥发损失也在不断的增大。目前大部分电解铝企业都配置了氟化铝的自动加料和控制系统，使得挥发性损失得到了有效的控制。

四、降低氟化铝消耗的措施

（一）严格控制氟化铝原料水分

原材料当中的结合水含量越多，那么水解反应就会随之增加，氟化铝的用量也会增加，目前我国大部分生产氟化铝的企业所生产出来的氟化铝，结合水量一般都在4%以上，这使得铝电解生产使用的氟化铝量大大增加。目前我国氟化铝产品主要有三种类型，它们分别是无水氟化铝，干法氟化铝和湿法氟化铝。

（二）应用新技术降低电解生产温度

在铝电解生产过程当中，温度对于电解槽电流效率会产生较大的影响，如果能够将电解槽的温度进行有效的降低，那么整个反应过程将能长期保持低温生产的状态，最终在电解质当中的氟化铝挥发损失就会减少。从天泰铝业低温操作的管理思路来看，应用新的技术将电解生产的温度进行有效的降低，能够降低氟化铝的消耗，并促进企业的长期发展。

（三）保持合理的分子比

低分子比生产是许多大型预培槽普遍采用的生产方式，此时的分子比普遍在2.2~2.4之间，较低的电解质分子比能够提高电流的效率，但是氟化铝的挥发程度与分子比之间存在反比关系，所以分子比越低，氟化铝的挥发程度就越高。所以才对分子比进行调节时，应该是其保持在2.4~2.5之间。

五、结语

通过上文的分析，我们可以看出，能够影响氟化铝消耗的人数主要有电解槽工艺技术的控制以及净化系统的运行状况。首先从电解槽工艺技术的控制进行分析，如果控制技术处于不稳定的状态，比如电解槽在运行的过程当中，存在温度偏高分子比长期按照标准下限的控制进行，或者电解质的水平长期保持上限水平等，多种因素都会使得氟化铝的消耗率大大增加。如果进化系统处于非正常运行的状态，那么烟气氟化铝的回收误会大大降低，从而影响了整体的氟化铝消耗情况。