本发明涉及电解生产铝或铝硅合金的技术领域。 目前电解生产铝的工艺,是将Al2O3粉在冰晶石熔体中电解而制得。在此基础上若要生产铝硅合金时,可在铝电解槽中添加河砂,直接电解出所需的铝硅合金。这种向铝电解槽中添加河砂制取铝硅合金的方法,因添加河砂致使电流效率大幅度下降,与添加河砂前相比约降低5%以上,因而用此工艺生产铝硅合金耗电量很大。在电解生产铝的过程中为解决耗电量大的问题,一些厂家采用向电解槽添加碳酸锂的方法以提高电解质的导电率及电流效率。然而,由于碳酸锂的价格昂贵,按上述的电解法生产铝硅合金时添加碳酸锂,势必会大大增加铝硅合金的生产成本。
基于上述情况,本发明的目的在于提供一种耗电量低、综合经济效益明显的铝硅合金的生产方法。
为达到上述目的,本发明提供的电解生产铝硅合金的方法,是将混入锂辉石精矿粉地Al2O3粉在冰晶石熔体中进行电解而制取铝硅合金。锂辉石精矿的主要成份是Li2O、SiO2及Al2O3。由于锂辉石加入熔融的电解质后,Al2O3和SiO2被溶解,Li2O与电解质中的AlF3反应,生成LiF和Al2O3,并溶于电解质:
3Li2O+2AlF3=6LiF+Al2O3
因此,加入锂辉石可以起到添加碳酸锂同样的作用,因而可改变电解质的物理化学性质,提高电解质的导电率和电流效率。同时,锂辉石中的Al2O3代替了一部分价格较贵的工业Al2O3,锂辉石中的SiO2溶解后经电解,在铝液阴极上析出Si从而得到铝硅合金。
在电解槽中锂辉石精矿粉与Al2O3粉的比例,视所要求的Al-Si合金的组成和锂辉石的具体成份而定。若要求Al-Si合金中Si的含量为X,锂辉石精矿粉中SiO2的含量为S,锂辉石中的Al2O3含量为A,则锂辉石与Al2O3的比例K为:
K= (1.13X)/(S-SX-1.13AX) ·H
式中,H为修正系数。考虑到电解过程中Si的损失等因素,使H值根据具体生产技术条件及所要求的铝硅合金不同其取值有所不同,H值的取值范围在1.0~1.1,该值可以由实验确定。一般锂辉石精矿中,SiO2的含量在45~70%,Al2O3的含量在20~30%,Li2O的含量在3~8%,因而只要明确锂辉石精矿的组分根据上述公式便可确定为生产各种Al-Si合金所需的锂辉石与Al2O3粉加入量的配比关系。
本发明按照上述方法电解生产铝硅合金,除了具有降低耗电量的特点外,因锂辉石的添加而带入Al2O3和Li2O(折合Li2CO3)的两项额外收益。若把铝硅合金成本折算成每吨Si的成本来对比,并以锂辉石中含Li2O占7%、Al2O3占26%、SiO2占62%的精矿为例,用锂辉石代替河砂可额外增加利润6267元/T-Si。即:若生产含硅量为8%的铝硅合金时,额外增加利润501元/T-合金;生产含硅量占0.6%的铝硅合金时,额外增加利润38元/T-合金。此外本发明以添加锂辉石直接电解生产Al-Si合金,所带入的Li2O进入电解质后以LiF状态存在,将这种富Li的电解质移入其它铝电解槽可以代替添加锂盐,同样可以达到节电、增产的目的。由此可见,本发明的推广应用将带来明显的综合经济效益。
本发明的实施例:
以锂辉石中含Li2O7%、Al2O326%、SiO262%的精矿为例,并设修正系数H值为1,则随Al-Si合金组成不同锂辉石与Al2O3的加入配比见下表。表中所列的满足锂盐需要的电解槽个数,指一个添加锂辉石生产Al-Si合金的电解槽能满足不添加锂辉石生产金属铝的电解槽对锂盐需要的电解槽个数,并以锂盐单耗为3kg/T-Al来计算。