高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施胡清韬，梁玉冬，王成智，吴许建，周彩群，牛婷婷（中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，郑州450041）摘要：通过热力学数据对锂盐的存在形式及反应过程进行计算，并分析了高锂电解质对初晶温度及氧化铝溶解度的影响。最后通过对某铝厂400kA系列高锂电解质体系电解槽焙烧启动过程、启动后期管理、正常期管理不同阶段进行了跟踪，总结出高锂电解质体系电解槽运行的规律，并制定出一套阶段降锂方案，起到了良好的效果。关键词：高锂电解质；铝电解；初晶温度；溶解速度；分子比：TF821文献标志码：A：1007-7545（2018）01-0000-00EffectofHighLithiumElectrolyteonAluminumElectrolysisProductionandImprovementMeasuresHUQing-tao,LIANGYu-dong,WANGCheng-zhi,WUXu-激an,ZHOUCai-qun,NIUTing-ting(ZhengzhouNonferrousMetalsResearchInstituteCompanyLimitedofCHALCO,Zhengzhou450041,China)Abstract：Existingformandreactionprocessoflithiumsaltswerecalculatedbythermodynamicdata.Theinfluenceofhighlithiumelectrolyteonliquidustemperatureandsolubilityofaluminawasanalyzed.Operationof400kAhighlithiumaluminumelectrolyticcellwassummarizedfromobservingbakingstart-upprocess,startupmanagement,managementindifferentstagesofnormalproduction.Stagereductionschemeoflithiumwasdeveloped,andgoodeffectwasachieved.Keywords：highlithiumelectrolyte;aluminumelectrolysis;liquidustemperature;dissolutionrate;molecularratio锂盐作为铝电解质的改性成分越来越受到铝工业的青睐，加入一定量的锂盐可以明显降低电解质的初晶温度，提高其电导率，减小其蒸气压和密度[1]，对铝电解工艺节能降耗的作用是显而易见的。在一些铝厂的调研中，使用的电解质含锂量一般集中在2.5%~4%。但是由于国内北方氧化铝一般呈现出富锂状态，随着槽龄的增加，电解质中的锂含量不断富集，超过了国内普遍认为的5%的警戒线，有些铝厂的锂含量超过了6%，甚至达到了7%以上，这种高锂电解质对电解工艺的负面影响开始逐步呈现。周云峰[2]等通过锂盐在电解系统中的循环过程对锂平衡研究，揭示了锂盐在电解质系统中的平衡状态。针对目前高锂电解质，必须解决的问题是氧化铝中的锂含量和电解质中锂盐浓度的平衡关系，在此基础上，合理调配低锂氧化铝与富锂氧化铝的原料配比。本文通过热力学的方法探讨了锂盐在电解质中的化学行为，同时利用铝电解生产中的数据研究了高锂电解质对电解铝生产的影响。最后通过电解质的置换调控来改善由于高锂引起的电解工艺条件的恶化。1锂盐在电解质中的热力学行为1.1锂盐在电解质中的生成形式工业氧化铝按照铝电解槽下料周期进入到电解质中，其中的Li2O也跟随进入电解质，然后与钠冰晶石在高温下反应生成LiF，与此同时，LiF与电解质中的过剩AlF3发生反应，在目前以酸性电解质为主的国内铝电解企业中主要反应产物是Na2LiF6。图1是Li2O与电解质反应的标准吉布斯自由能曲线，可以看出，与Na3AlF6反应的吉布斯自由能始终处于负值，表明Li2O与Na3AlF6的反应活性很高，随着温度的升高，虽然负值逐步缩小，但是并不足以改变LiF的生成。随着反应温度的升高，两个物质之间的反应活性逐步增加，Li2O与AlF3反应的吉布斯自由能的负值逐渐增加，从而促进LiF与AlF3的反应。图1Li2O与电解质成分反应的标准吉布斯自由能doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.01.008Fig.1StandardGibbsfreeenergyofLi2Oreactionwithelectrolytecomposition收稿日期：2017-07-04基金项目：河南省科技厅创新人才计划项目（114200510025）作者简介：胡清韬（1976-），男，河北邢台人，工程师；通信作者：梁玉冬（1986-），男，四川绵竹人，博士，工程师.1.2氟化锂的分解图2是氟化锂的分解吉布斯自由能曲线，随着温度的升高，自由能呈现指数上升的趋势，在目前940℃左右的电解质工况温度下，氟化锂的分解能远远大于0。经过计算，此时氟化锂的分解电压为5.195V，远远高于氧化铝的分解电压，因此，它在电解质中相当稳定。这与曹大力[3]等的研究吻合。图2LiF分解的吉布斯...