阿富林 尹青華 李善發(fā)

（中國(guó)鋁業(yè)青海分公司，青海 西寧 810101）

氟化鋁主要是用于調(diào)整鋁電解過程當(dāng)中電解質(zhì)的成分，而隨著電化學(xué)反應(yīng)的推移產(chǎn)生氟化物的排放量會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的消極影響，而氟化鋁的消耗量也是與電解生產(chǎn)過程當(dāng)中的一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，許多鋁電解生產(chǎn)企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)的過程當(dāng)中，主要將科學(xué)研究的重點(diǎn)放在如何降低氟化鋁的消耗并減少污染物排放方面。目前隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，國(guó)民對(duì)環(huán)境保護(hù)的問題也逐漸關(guān)注，企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)面對(duì)著環(huán)境的壓力，環(huán)保壓力以及成本的壓力，更需要在降低氟化鋁消耗以及減少污染物排放方面做出大量的實(shí)踐研究。

一、最近兩年氟化鋁消耗情況

從2016年到2017年，我國(guó)在氟化鋁消耗方面的情況進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)2016年和2017年的氟化鋁單耗完成分別為每噸23.91千克鋁和每噸21.17千克。但是我國(guó)在氟化鋁消耗的生產(chǎn)計(jì)劃方面規(guī)定，每年的消耗量應(yīng)該是在每噸20千克以內(nèi)。由此我們可以看出，2016年到2017年的氟化鋁剛好情況明顯高于每年的計(jì)劃，同時(shí)每個(gè)月的單耗量高低不等，相對(duì)不均勻。

二、影響氟化鋁消耗的分析

（一）與電解槽工藝參數(shù)的關(guān)系

在氟化鋁消耗與電解槽工藝參數(shù)的關(guān)系中，可以具體分為氟化鋁消耗與工作電壓的關(guān)系，氟化鋁消耗與分子比的關(guān)系，氟化鋁消耗與曲線效應(yīng)系數(shù)的關(guān)系。首先從氟化鋁消耗與工作電壓的關(guān)系進(jìn)行分析，在2016年度電解槽的平均電壓在4.006伏左右，此時(shí)氟化鋁的單耗為每噸23.9千克，而在2017年度的電解槽平均電壓為4.001V左右，此時(shí)氟化鋁的單耗為每噸21.9千克。由此我們可以看出電解槽工作電壓與氟化鋁消耗之間存在反比關(guān)系，如果電解槽工作的電壓增加，那么氟化鋁的消耗量將會(huì)減少。從氟化鋁消耗與分子比的關(guān)系進(jìn)行分析，氟化鋁的消耗與槽分子比之間呈現(xiàn)出反比的關(guān)系，要想能夠降低氟化鋁的消耗，可以通過在生產(chǎn)過程當(dāng)中添加氟化鋁的方式來(lái)進(jìn)行控制。在關(guān)于曲線效應(yīng)系數(shù)方面的關(guān)系中，可以看出隨著曲線效應(yīng)的增加，氟化鋁的消耗量也會(huì)隨之增加，其主要原因是因?yàn)榘l(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)或者閃爍效應(yīng)之后電解槽效應(yīng)的過熱度就會(huì)大大增加，從而提高氟化鋁的揮發(fā)性。

（二）氟化鋁消耗與凈化系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)系

在針對(duì)氟化鋁消耗與凈化系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)系進(jìn)行分析時(shí)，主要從氟化鋁消耗與凈化排空煙氣氟含量以及凈化動(dòng)力電的關(guān)系進(jìn)行探討。首先從氟化鋁消耗與凈化排空煙氣氟含量的關(guān)系進(jìn)行探討時(shí)，從我國(guó)2016年到2017年每月的排空煙氣當(dāng)中的氟含量數(shù)據(jù)總可以看出，月度煙氣排空氟含量與當(dāng)月的氟化鋁消耗量存在正比關(guān)系。同時(shí)與凈化車間動(dòng)力電消耗之間也存在著正比的關(guān)系，隨著凈化排煙風(fēng)機(jī)電流的增加，氟含量的消耗也會(huì)增加。

三、鋁電解生產(chǎn)過程中氟化鋁的消耗

（一）電化學(xué)消耗

電化學(xué)消耗的過程就是鋁電解生產(chǎn)時(shí)原材料中含有的部分雜質(zhì)，比如水，氧化硅，氧化鈣等物質(zhì)會(huì)分解到電解質(zhì)當(dāng)中與氟化鋁或者冰晶石生成各種各樣的氟化物。其中最主要的電化學(xué)反應(yīng)能夠?qū)諝庠斐蓢?yán)重影響的，主要是氟化鋁與水的反應(yīng)，也就是水解反應(yīng)，它的反應(yīng)結(jié)果會(huì)直接引起分子比的升高，進(jìn)而生產(chǎn)出氟化氫氣體，并對(duì)環(huán)境造成污染。

（二）物理?yè)p耗

所謂的物理?yè)p耗是指電解鋁過程當(dāng)中氟化鋁存在的揮發(fā)性使得氟化鋁消耗大大增加，在多種電解質(zhì)組分當(dāng)中，氟化鋁的電解溫度下飽和蒸氣壓最高，所以該電解過程會(huì)首先將氟化鋁分離出來(lái)，并隨著溫度的不斷升高，氟化鋁的揮發(fā)損失也在不斷的增大。目前大部分電解鋁企業(yè)都配置了氟化鋁的自動(dòng)加料和控制系統(tǒng)，使得揮發(fā)性損失得到了有效的控制。

四、降低氟化鋁消耗的措施

（一）嚴(yán)格控制氟化鋁原料水分

原材料當(dāng)中的結(jié)合水含量越多，那么水解反應(yīng)就會(huì)隨之增加，氟化鋁的用量也會(huì)增加，目前我國(guó)大部分生產(chǎn)氟化鋁的企業(yè)所生產(chǎn)出來(lái)的氟化鋁，結(jié)合水量一般都在4%以上，這使得鋁電解生產(chǎn)使用的氟化鋁量大大增加。目前我國(guó)氟化鋁產(chǎn)品主要有三種類型，它們分別是無(wú)水氟化鋁，干法氟化鋁和濕法氟化鋁。

（二）應(yīng)用新技術(shù)降低電解生產(chǎn)溫度

在鋁電解生產(chǎn)過程當(dāng)中，溫度對(duì)于電解槽電流效率會(huì)產(chǎn)生較大的影響，如果能夠?qū)㈦娊獠鄣臏囟冗M(jìn)行有效的降低，那么整個(gè)反應(yīng)過程將能長(zhǎng)期保持低溫生產(chǎn)的狀態(tài)，最終在電解質(zhì)當(dāng)中的氟化鋁揮發(fā)損失就會(huì)減少。從天泰鋁業(yè)低溫操作的管理思路來(lái)看，應(yīng)用新的技術(shù)將電解生產(chǎn)的溫度進(jìn)行有效的降低，能夠降低氟化鋁的消耗，并促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。

（三）保持合理的分子比

低分子比生產(chǎn)是許多大型預(yù)培槽普遍采用的生產(chǎn)方式，此時(shí)的分子比普遍在2.2~2.4之間，較低的電解質(zhì)分子比能夠提高電流的效率，但是氟化鋁的揮發(fā)程度與分子比之間存在反比關(guān)系，所以分子比越低，氟化鋁的揮發(fā)程度就越高。所以才對(duì)分子比進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)該是其保持在2.4~2.5之間。

五、結(jié)語(yǔ)

通過上文的分析，我們可以看出，能夠影響氟化鋁消耗的人數(shù)主要有電解槽工藝技術(shù)的控制以及凈化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。首先從電解槽工藝技術(shù)的控制進(jìn)行分析，如果控制技術(shù)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，比如電解槽在運(yùn)行的過程當(dāng)中，存在溫度偏高分子比長(zhǎng)期按照標(biāo)準(zhǔn)下限的控制進(jìn)行，或者電解質(zhì)的水平長(zhǎng)期保持上限水平等，多種因素都會(huì)使得氟化鋁的消耗率大大增加。如果進(jìn)化系統(tǒng)處于非正常運(yùn)行的狀態(tài)，那么煙氣氟化鋁的回收誤會(huì)大大降低，從而影響了整體的氟化鋁消耗情況。