淺談高鋰電解質對鋁電解生產的影響及改善措施

甘守財 李善發

（中國鋁業青海分公司，青海 西寧 810108）

最近幾年里，通過電解鋁生產出來的氟化鋁里面包含了高濃度的鋰鹽，從而導致了電解質里面的氟化鋰含量比普通情況下高出很多，并且其濃度還在不斷的提升，最高的時候居然可以達到百分之九到百分之十。如果電解質里面含有比較高濃度的鋰元素，那么會使得電解過程中生產槽的溫度低于正常值，從而沒有辦法達到氧化鋁溶解的溫度，電解槽爐里面沉積了不少的沉淀物，致使電解工藝操作的難度系數在很大程度上增加了不少，鋁電解槽的穩定性比較弱，現有的技術條件還不能很好的保持其具備穩定性，這對生產和能源的消耗情況都大為不利。

一、氟化鋰對電解鋁過程的影響

（一）氟化鋰對電解質溫度的影響

在電解鋁的生產過程中，一般電解的溫度需要處于900～960℃之間，但是如果里面含有氟化鋰，那么電解的溫度就會隨之下降。根據相關的研究數據顯示，在電解鋁的生產過程中，如果電解質當中含有百分之一的氟化鋰就可以降低7～9℃，而如果電解鋁當中保持正常的氟化鋰(1～3%)是可以有效的降低電解槽的溫度。因此，我們可以通過這些數據發現一個降低溫度的好方法。當我們想要為其降低溫度的時候，可以在里面添加一些鋰鹽。但是因為鋁水可以降解很多的鋰鹽，因此鋰鹽便可以逐漸的在電解質里面沉淀堆積。

（二）氟化鋰對電流效率的影響

上面提到過，氟化鋰能夠對氧化鋁造成溶解的后果。如果在電解質里面含有過多的氟化鋰，那么電解槽的底部會被還沒有來的及溶解的氧化鋁沉淀物所吞噬，這樣會使得陽極消耗不均衡，還能夠破壞電解槽的制作工藝，降低電流工作的效率，還能夠增加能量的消耗。

二、鋰鹽在電解質里面的熱力學現象

（一）鋰鹽在電解質里面的生長模式

工業型氧化鋁如果按照鋁電解槽的規律進入到電解質當中，它里面含有的物質也會隨之而進入里面，然后這個物質再和鈉冰晶石在高溫的作用下，發生化學反應，生成新的物質。同時，這種新生成的物質還可以與電解質里面的過剩物質發生新一輪的化學反應。

（二）氟化鋰的分解

隨著溫度的不斷升高，自由能可以表現出不斷攀升的態勢。如果在九百四十攝氏度的電解質中，氟化鋰的分解能力會比零大很多。經過嚴密的計算，這個時候的氟化鋰的分解電壓呈現為5.195伏，這與氧化鋁的分解電壓相比大的多，因此，它能夠在電解質里面保持比較穩定的狀態。

三、高鋰電解質體系對電解生產帶來的重大影響

（一）對電解溫度的影響

現在，我國與鋁有關的企業中電解質里面含有鋰的比例呈現出比較大的差異。當氟化鋰的占比每增加一點，其電解質的初晶溫度就會隨之而降低。這正好也是我國現在電解鋁企業在工作的時候采用不同電解溫度的重要原因。而當鋰的含量超過了6%以后，其在初晶溫度上的作用會明顯的降低，鋰的濃度成為了對其影響力最大的因素。也正是因為這個因素，。會為我國相關企業帶來一系列的問題。

（二）對陽極效應發生的影響

根據新的研究報告顯示，如果電解質里面含有1%的氟化鋰，那么它就能夠憑借自身的力量使得氧化鋁的飽和溶解度降為3%左右。同時，從當下的生產技術上來看，氟化鋰對其速度的影響在逐漸的降低，這在很大程度上使得鋁電解槽底部出現被沉積物覆蓋的現象。這兩個方面都使得高理電解質沒有辦法能夠全部溶解掉氧化鋁，從而使得電解質里面含有的氧化鋁的數量會比較低下，從而特別容易造成陽極現象，使得工廠無法正常生產，從而無法為市場提供相應的產品數量。

四、應對措施

（一）研發適合富鋰電解質的電解技術

在我國北方，有很多的企業喜歡使用氧化鋁作為主要原材料。但是隨著時間的流逝，氧化鋁里面的鋰鹽會逐漸的堆積到電解質當中，所以生產出來的材料里面含有大量的鋰。為了很好的解決這一問題，我國政府必須要派一些專家學者研發新的電解技術，幫助我國企業在最短的時間內解決這一問題，保證其生產出高質量、符合國家規定的原材料，這才是我國企業未來發展的必然趨勢。

（二）富鋰氧化鋁全部或者是部分換為低鋰氧化鋁

我們可以從原材料上面入手，企業可以為自己提供更加多的供應商，拓寬自己原材料的來源，將以前那種富含鋰的氧化鋁通通的都換成低含量鋰氧化鋁，從而從原材料上面幫助企業盡量的減少鋰對生產的不利，從而使得企業能夠正常運轉，不斷的為市場提供更多的產品，滿足市場對其的需要，保證企業有足夠的盈利空間。

（三）使用冰晶石或者是廢棄的低鋰電解質代替富鋰電解質

氟化鋰一般都是存在在電解質里面，能夠順利進入到鋁水當中的畢竟是很小的一部分。我們可以采取定期"換血"的方法，使用冰晶石或者是廢棄不用的低鋰電解質代替之前使用過的電解質，這樣一來就能達到降低其在電解質里面的含量，但是被替換下來的電解質又應該如何處理呢？

（四）研發富鋰鋁土礦生產低鋰氧化鋁的技術

我們都是從鋁土礦石里面找到的鋁元素。如果我們能夠在氧化鋁的生產過程中就降低鋰的含量，那么我們將能夠有效的把控住氧化鋁帶給電解鋁的鋁元素。因此，我們可以根據這個想法，去組織科研人員加快針對這方面的科研力度。希望能夠盡快的研發出這種技術，幫助我們從源頭上高效率的解決高鋰的問題。這種方法避免了很多不必要的后續工作，而且也節省了不少工作環節，為企業帶來比較高效的生產效果，因此我個人覺得這個措施是最佳選擇。

結語

高鋰情況一直都困擾著我國企業，是我國企業發展道路上最大的絆腳石。隨著時間的推移，電解質里面的鋰鹽含量也會逐漸的增多，雖然很多企業都在積極的想辦法解決這一問題，但是到目前為止仍然還沒有什么有效的策略。而如果能夠研發出提鋰技術，那么這對該行業未來的發展具有特別大的作用。