El núcleo de la industria de la electrólisis del aluminio (adopción del proceso Hall-Heroult, es decir,proceso de electrolización de sales fundidas de cryolita y alumina) es "sistema de electrolitos fundidos + materias primas de aluminio + reactivos auxiliares"Los productos químicos requeridos giran en torno a la reacción electrolítica, regulación de electrolitos, protección de equipos y eliminación de impurezas.Se clasifican por función de la siguiente manera (adecuados para el comercio exterior y las necesidades de presentación de la producción), aclarando el papel, la especificación y la finalidad principal de cada sustancia química):
I. Materias primas básicas (necesarias para la reacción electrolítica, determinación de la producción de aluminio)
Tales productos químicos son la base de la producción de electrólisis de aluminio, participan directamente en la reacción de reducción del aluminio y son la categoría más consumida en el proceso de producción.El núcleo es de materias primas que contienen aluminio, para apoyar la producción de aluminio metálico.
1. Óxido de aluminio (Al2O3)
Como fuente principal de aluminio para la electrólisis del aluminio, es la única materia prima para la producción de aluminio metálico,que representan más del 90% del consumo total de productos químicos en la electrólisis del aluminioRequisitos de especificación: óxido de aluminio de grado industrial, pureza ≥ 98,5%, pérdida de encendido ≤ 1,0%, tamaño de partícula uniforme (20-80 mallas), buena fluidez,fácil para la alimentación mecanizada y la disolución en sal fundidaFunción: Después de disolverse en el electrolito fundido, se reduce a aluminio metálico mediante reacción electrolítica (reacción central: 2Al2O3 → 4Al + 3O2↑).Su pureza determina directamente la calidad de los lingotes de aluminioEn la actualidad, el consumo de aluminio en la industria es muy elevado, y el consumo de aluminio en la industria es muy bajo.lo que lo convierte en la materia prima más importante en la industria de la electrólisis de aluminio.
II. Productos químicos básicos para el sistema electrolítico (regulación de las condiciones electrolíticas, garantía de una reacción suave)
La reacción electrolítica de la electrólisis del aluminio debe llevarse a cabo en un electrolito fundido.mejorar la conductividad, y son reactivos clave indispensables para el proceso de electrólisis, con los productos fluorados como núcleo.
1. Criolita (Na3AlF6)
El disolvente central del sistema de electrolitos, irremplazable, que representa la mayor parte del consumo de productos químicos electrolitos.pureza ≥ 98%, contenido de flúor ≥ 53%, contenido de sodio ≤ 32%, humedad ≤ 0,5%; dividido en granulado (buena fluidez, sin polvo, adecuado para el arranque mecanizado de las células y la producción normal) y en polvo (200-325 mallas,adecuado para el suplemento auxiliar de electrólisis convencional) según el tamaño de las partículasFunción: Disolver el óxido de aluminio para formar un electrolito fundido de criolita y alumina, reduciendo la temperatura de fusión del óxido de aluminio de 2050°C a 940°C.reducción considerable del consumo de energía de la electrólisis; al mismo tiempo, mejora la conductividad de los electrolitos, estabiliza el proceso de electrólisis, protege el revestimiento de carbono de la célula electrolítica y mejora la eficiencia de la corriente,lo que lo convierte en el disolvente principal del proceso Hall-HeroultEl consumo anual mundial de criolita es de unas 700.000 toneladas, de las cuales más del 90% se utiliza en la industria de la electrólisis de aluminio.Aproximadamente 20-30 kg de criolita se consumen por tonelada de aluminio primario (ajustado según el tipo de célula electrolítica).
2. Fluoruro de aluminio (AlF3)
Regulador clave del sistema de electrolitos, que actúa sinérgicamente con la criolita y es un aditivo indispensable en la producción de electrólisis de aluminio. Requisitos de especificación:Fluoruro de aluminio de grado industrial y metalúrgico, pureza ≥ 98%, contenido de flúor ≥ 61%, humedad ≤ 0,5%; puede utilizarse un grado de alta pureza (pureza ≥ 99,5%) para la producción de electrólisis de aluminio de gama alta. Función:Regulación de la proporción molecular del sistema de sales fundidas criolita-alumina (proporción molar de NaF a AlF3), controlándolo dentro de un rango razonable de 2,2−2.8, reduciendo así la temperatura del líquido del electrolito, mejorando la conductividad, reduciendo la frecuencia del efecto del ánodo, prolongando la vida útil de la célula electrolítica,y mejorar la pureza del líquido de aluminio y la eficiencia de la electrólisisEl consumo medio mundial de fluoruro de aluminio por tonelada de aluminio primario es de aproximadamente 1822 kg. En China, debido al uso de productos de proceso húmedo y células electrolíticas viejas por parte de algunas empresas, el consumo medio de fluoruro de aluminio por tonelada de aluminio primario es de aproximadamente 1822 kg.el consumo unitario medio es ligeramente superior, alrededor de 2325 kg/tonelada.
3Reguladores de electrolitos auxiliares (opcionales, para optimizar el rendimiento electrolitico)
De acuerdo con las condiciones de trabajo de la célula electrolítica y los requisitos del producto, se pueden agregar una pequeña cantidad de reguladores auxiliares para optimizar aún más el rendimiento del electrolito,reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia:
- Fluoruro de sodio (NaF): Regula la proporción molecular del electrolito y añade el elemento sodio cuando la proporción molecular es demasiado baja.
- Fluoruro de magnesio (MgF2): reduce la temperatura del líquido del electrolito, mejora la fluidez del electrolito y reduce la volatilización del electrolito.,la dosis por tonelada de aluminio primario es de aproximadamente 2 a 5 kg.
- Fluoruro de calcio (CaF2): mejora la estabilidad de los electrolitos, prolonga la vida útil de la célula electrolítica e inhibe el efecto del ánodo.dosis ajustada según la escala de la célula electrolítica.
III. Sustancias químicas relacionadas con los electrodos (segurando el rendimiento del electrodo, apoyando la reacción electrolítica)
La electrólisis del aluminio se basa en electrodos para completar la conducción de la corriente.Tales productos químicos se utilizan para preparar electrodos o protegerlos para garantizar el avance estable de la reacción electrolítica.
1. materias primas para ánodos precocidos (ánodos de carbono)
Los ánodos precocidos son los electrodos centrales (ánodos) de la electrólisis de aluminio.
- Coke de petróleo: materia prima de base, pureza ≥ 98%, contenido de azufre ≤ 0,5%, utilizada para preparar la matriz de carbono del ánodo y proporcionar conductividad.
- Coke de césped: materia prima auxiliar, utilizada para unir partículas de coke de petróleo y mejorar la resistencia del ánodo.
- Especificado: Espejo de alquitrán de carbón de grado 1, contenido de cenizas ≤ 0,3%.
2. materias primas para pasta de cátodo (cátodos de carbono)
La pasta de cátodo se utiliza para construir el cátodo de la célula electrolítica para garantizar la conductividad y la resistencia a la corrosión del cátodo.
- Polvo de grafito: mejora la conductividad del cátodo. especificación: pureza ≥ 95%, tamaño de partícula 100-200 malla.
- Antracita: materia prima de base, carbono fijo ≥ 85%, contenido de azufre ≤ 0,3%, utilizada para preparar la matriz de pasta catódica.
- Espejo de alquitrán de carbón: Aglutinante mezclado con polvo de grafito y antracita para formar forma, con los mismos requisitos que el pejo de alquitrán de carbón para ánodos precocidos.
IV. Productos químicos auxiliares (protección del equipo, eliminación de impurezas, protección de la seguridad)
Dichos productos químicos no participan directamente en la reacción electrolítica, pero se utilizan para garantizar la seguridad de la producción, la estabilidad del equipo y la calidad del producto,y son el soporte auxiliar para la producción de electrólisis de aluminio.
1Protección de equipos y productos químicos anticorrosivos
- Auxiliares refractarios: se utilizan para el mantenimiento del revestimiento de la célula electrolítica, como el silicato de sodio (Na2SiO3),que mejora la resistencia al fuego y el sellado del revestimiento y evita la fuga de electrolitos.
- Materia prima de revestimiento anticorrosivo: se utiliza para la anticorrosión de equipos alrededor de la célula electrolítica, como resina epoxi y resina de fluoruro de polivinilo,que resisten la corrosión por ácido sulfúrico y fluoruros.
2. Productos químicos para la eliminación de impurezas y tratamiento de gases de combustión
- Hidróxido de calcio (Ca ((OH) 2)): se utiliza para la desulfuración y la desfluoración de gases de combustión, eliminando el fluoruro de hidrógeno (HF) y el dióxido de azufre (SO2) generados durante la electrólisis.tamaño de partícula superior a 200 mallas.
- Carbono activado: se utiliza para adsorber las impurezas nocivas en los gases de combustión y para purificar los gases de desecho.
3. Reactivos de seguridad y auxiliares
- Ácido sulfúrico (H2SO4): se utiliza para la limpieza de equipos y el tratamiento de anodización.
- Hidróxido de sodio (NaOH): se utiliza para la neutralización de aguas residuales y la limpieza de equipos.
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