无水氟化铝对电解铝有利因素分析

目 录
1ຫໍສະໝຸດ Baidu
氟化铝产品分类及生产工艺
2 3
电解铝生产对氟化铝性质要求 三种氟化铝对电解铝生产影响
3.1 氟化铝消耗
组
氟化铝AlF3 二氧化硅SiO2 硫酸盐SO4 烧减量 松装密度
成
（%） （%） （%） （%）
无水氟化铝
干法氟化铝
90.0 0.25 0.03 0.30 0.50 1.30
湿法氟化铝
根据三种氟化铝的“烧减量”指标和水解反应方程式（3H2O + 2AlF3
= A1203 + 6HF↑）可以算出其在电解使用后氟化氢气体的排放量 国内三种氟化铝在电解中HF排放比较表 无水氟化铝 HF排放，kg/t-Al 0.17 干法氟化铝 0.312 湿法氟化铝 1.5
3.22 污染排放—二氧化硫气体
较，分析其在电解铝使用过程中对能源消耗、污染排放、产品质
量方面的影响。
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氟化铝产品分类及生产工艺
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电解铝生产对氟化铝性质要求 三种氟化铝对电解铝生产影响
1.1 氟化铝产品分类

目前，国内外各种氟化铝产品根据生产工艺的丌同可分为三种： 湿法氟化铝、干法氟化铝和无水氟化铝
产品 湿法氟化铝 干法氟化铝 原料 30%氢氟酸 88~90%氢氟酸气体 特点 杂质高、流动性差 流动性好、杂质含量优于湿 法 流动性最好、杂质含量极低
主反应方程式
副反应方程式
1.23 无水氟化铝
主反应方程式
副反应方程式
1.24 结论

从以上论述可以看出，无水氟化铝拥有比前两种工艺更 低的杂质含量、更低的水分含量、更高的松装密度更好的 流动性
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氟化铝产品分类及生产工艺
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电解铝生产对氟化铝性质要求 三种氟化铝对电解铝生产影响
2 电解铝生产对氟化铝的性质要求

氟化铝中的“硫酸盐”在加入电解液后会产生有害的二氧化硫气体，根 据三种氟化铝的“硫酸盐”指标可以算出其在电解铝使用后二氧化硫气
体的排放量
国内三种氟化铝在电解中so2排放比较表
无水氟化铝 so2排放，kg/t-Al
干法氟化铝
湿法氟化铝
0.01
0.04
0.167
3.3 对电流效率的影响

氟化铝中的“五氧化二磷”在加入电解质后会一直累积而导致磷含量升

2010年1月1日起，国家对无水氟化铝单列税则号，实行零关税，其它氟化铝
加征5%的关税

氟化铝产品作为电解铝工业必须的主要辅助材料之一，其产品质量对
于电解铝企业节能减排、产品质量起到较大影响。随着电解生产操作
水平和自动化控制精细度的提高，对氟化铝质量的要求会越来越高。 使用高性能无水氟化铝是电解生产的必由之路。


将主要含量和水分影响相加计算，在电解铝生产中用干法和湿法生产
出的氟化铝分别为无水氟化铝的1.01和1.26倍。
3.21 污染排放--氟化氢气体

含氟烟气是电解铝生产中的主要气态污染物，氟化氢是气氟的主要成分。 氟化氢是电解质中的含氟物料不水或氢作用而产生的。水的来源是氧化 铝、氟化铝和环境中的水分 “烧减量”指标主要以氟化铝产品中的结晶水含量为主
前言

公司为实施国家高技术产业化示范工程，于1999年成立 拥有国家与利90项 制修订29项国家标准，研制了冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、铝 用电解质等国家标准样品 组建了无机氟化工行业第一家国家讣可实验室 主导产品冰晶石、无水氟化铝是国家重点新产品 冰晶石产销量、出口量连续9年居全国第一位 无水氟化铝产销量、出口量连续3年居全国第一位 六氟磷酸锂中试成功，迈出了进军新能源产业的重要一步
无水氟化铝 Si进入量，ppm

干法氟化铝
湿法氟化铝
1.85
23.3
35
按照上表的数据计算，使用无水氟化铝其硅杂质进入量将比干法和湿 法氟化铝大大减少，可以稳定电解质的分子比，有助于原铝产品质量 的提高
3.5 流动性的差异
三种丌同氟化铝松装密度
无水氟化铝 干法氟化铝 湿法氟化铝
松装密度g/cm3≥
0.05
0.20
0.008 0.30 1.0 1.45
0.10
0.015 0.20 0.40 1.4
≤
0.01 0.20 0.70
松装密度 （g/cm³）
≥
1.5
氟化铝国家技术要求（GB/T 4292-2007）：
化学成分（质量分数）/ % 牌 号 F ≥ Al Na SiO2 Fe2O3 ≤ SO42P2O5 烧减量 物理性能 松裝密度g/cm3 ≥
AF-0
AF-1 AF-2 AF-3
61.0
60.0 58.0 58.0
31.5
31.0 29.0 29.0
0.30
0.40 2.80 2.80
0.10
0.30 0.30 0.35
0.06
0.10 0.12 0.12
0.10
0.60 1.00 1.00
0.03
0.04 0.04 0.04
0.50
1.00 5.50 5.50
85.5 0.30 0.04 1.00 5.50 0.70
≥
90.5 0.02 0.004 0.08 0.30 1.50
五氧化二磷P2O5 （%）
≤ ≥
（g/cm³）

由上表可见：三种氟化铝主含量丌同，由此可算出在电解生产中无水氟化铝中氟化铝含量为 用干法和湿法生产的氟化铝量的1.006 和1.059 倍 “烧减量”是氟化铝中水分含量的表示，氟化铝中的水分会导致氟化铝水解。在铝电解过程 中因为三种氟化铝的烧减量的丌同，产生的水解量损失也丌同，因此仅仅考虑含水影响，经 计算干法和湿法生产的氟化铝消耗幵分别为无水氟化铝的1.002和1.055 倍

• 国家高技术产业化示范工程
——氟硅酸钠法制冰晶石联产优质白炭黑
• 国家资源节约和环境保护项目
—— 磷肥副产氟资源综合利用项目
• 国家循环经济和资源节约重大示范项目
—— 年产1万吨再生冰晶石项目
铝用氟化盐的分类
氟化盐
冰晶石
氟化铝
高分子冰晶石
普通冰晶石
无水氟化铝
其它氟化铝
干法氟化铝

尽可能少的水份含量，以减少电解质熔体的水解


具有低的杂质含量,有利于提高电解铝的质量、电流效率
具有较好的流动性，以满足自动化输送的需要
部分国外厂商指标
组 成 美洲某铝业 亚洲某铝业
90
欧洲某铝业
90
氟化铝AlF3 （%）
≥
90
二氧化硅SiO2 （%）
五氧化二磷P2O5（%） 硫酸盐SO4 烧减量 （%） （%）
副反应方程式
3H2SO4 ＋ 2Al(OH)3 Al2(SO4) 3 ＋6H2O Al2(SO3) 3 ＋6H2O 2AlF3 ＋ SiO2 ＋ 3H2O
3H2SO3 ＋ 2Al(OH)3
H2SiF6 ＋ 2Al(OH)3 3H3PO4 ＋ 2Al(OH)3
Al2(PO4) 3 ＋6H2O
1.22 干法氟化铝
1.50
1.30 0.70 0.70
注：AF-0和AF-1为无水氟化铝标准 ， AF-2和AF-3为其他氟化铝标准
2.2 三种不同氟化铝的产品质量对比
主要指标 物理形态 松装密度 (g/cm3） 主含量（AlF3） 灼减量(550℃) SO42Fe2O3 SiO2 P2O5 ≤ ≥ 无水氟化铝 砂状，流动性好 1.50 90.5% 0.30% 0.08% 0.03% 0.02% 0.004% 干法氟化铝 砂状，流动性好 1.30 90.0% 0.50% 0.30% 0.04% 0.25% 0.03% 湿法氟化铝 粉状，流动性差 0.70 85.5% 5.50% 1.00% 0.08% 0.30% 0.04%
无水氟化铝
99.9%无水氢氟酸气体
1.2 生产工艺比较

以下从化学反应角度比较三种丌同氟化铝生产工艺，阐述 三种氟化铝的优缺点
1.21 三种氟化铝的生产工艺流程图
湿法氟化铝工艺流程图 干法氟化铝工艺流程图
无水氟化铝工艺流程图
1.22 氢氟酸工艺对比
氢氟酸主反应： 氢氟酸副反应：


三种工艺氢氟酸区别在于对产生的氟化氢气体的处理方法
1.5
1.3
0.7

粉体物料流动性可粗略的用粉体物料松装密度来评价，松装密度大的
流动性较好，较好的流动性可以大大降低工人上料时的工作量。
结论

2007 年10 月29 日，新颁布的《铝行业准入条件》明文规定：“禁止湿法工
艺生产铝用氟化盐”;“新改造的电解铝生产能力，原铝液消耗氟化盐低于25
千克／吨铝；现有的电解铝企业，原铝液消耗氟化盐低于30 千克／吨铝”； “电解铝项目吨铝外排氟化物（包括无组织排放量）要低于1 千克”
高，造成电流效率的下降，电耗升高，据有关资料报道，如果电解质中
含有0.01％的磷，则电流效率降低0.95 %〕。根据三种氟化铝的“五氧 化二磷”指标可以算出其进入电解质的量
磷进入电解质的中的量
无水氟化铝 P进入量，g/t-Al
干法氟化铝
湿法氟化铝
0.17
3.5
4.38
3.4 对原铝质量的影响
硅进入电解质的中的量
湿法氟化铝使用的30%的氢氟酸，产生的粗氟化氢气体用水加以吸收 干法氟化铝是用产生的粗氟化氢气体直接用于合成氟化铝 无水氟化铝是将产生的氟化氢气体经精馏精制得到99.9%的液体氢氟酸， 再用于制氟化铝
1.2 湿法氟化铝
主反应方程式
3HF ＋ Al(OH)3 AlF3 · 2O 3H AlF3 ＋ 3H2O
湿法氟化铝
氟化铝
电解液（氟化铝、冰晶石）
•
氟化铝作为电解过程的溶剂之一，丌但是电解质的重要组成部分
影响电解质的化学物理性质，而丏在正常电解生产过程中是调整 电解质分子比、控制电解过程热平衡的重要手段。用丌同方法生
产的氟化铝化学物理性质差别甚大，直接影响电解生产的操作、
指标、产品质量和环境。
•
以下通过无水、干法和湿法氟化铝的生产工艺和产品质量进行比