1.本發(fā)明屬于有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低電解鋁液中鐵含量的方法。

背景技術(shù)：

2.電解鋁液高純化是生產(chǎn)高質(zhì)量鋁合金鑄錠的重要保障，其中鐵、硅、鈉等元素對(duì)合金性能影響較大。電解鋁液鐵元素主要從原材料氧化鋁、陽(yáng)極炭塊、氟化鹽、陽(yáng)極覆蓋料、打殼錘頭等工藝操作中進(jìn)入。據(jù)統(tǒng)計(jì)電解鋁液中鐵含量主要來(lái)源分別為：原料28%，陽(yáng)極炭塊35%，極上覆蓋料20%。

3.預(yù)焙陽(yáng)極炭塊經(jīng)磷生鐵水澆鑄后用于電解生產(chǎn)，電解殘極極上覆蓋料經(jīng)過(guò)清理，進(jìn)行殘極炭塊壓脫，殘極炭塊經(jīng)破碎處理后循環(huán)生產(chǎn)陽(yáng)極炭塊，殘極炭塊中的雜質(zhì)鐵在周期循環(huán)中不斷富積，造成陽(yáng)極炭塊鐵含量升高，鐵在電解過(guò)程帶入鋁液中。

4.經(jīng)檢測(cè)極上料中鐵含量高達(dá)900ppm以上，這些鐵元素，在生產(chǎn)過(guò)程中，隨著電解質(zhì)的沖刷，最后進(jìn)入鋁液，導(dǎo)致鋁液中鐵含量升高，導(dǎo)致原鋁質(zhì)量下降。而極上料中的鐵元素主要來(lái)源于陽(yáng)極鋼爪，使用過(guò)程中陽(yáng)極鋼爪因電場(chǎng)、磁場(chǎng)及高溫等，表面腐蝕形成氧化層或熔解，氧化層脫落進(jìn)入極上覆蓋料。陽(yáng)極鋼爪是電解鋁陽(yáng)極中導(dǎo)桿與炭塊間的重要連接結(jié)構(gòu)，是一種要求兼具良好導(dǎo)電性能與力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)功能一體化材料。陽(yáng)極鋼爪需承受鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中通入電解槽的強(qiáng)大電流，通過(guò)每個(gè)鋼爪的平均電流達(dá)15000ａ左右（雙陽(yáng)極）；陽(yáng)極鋼爪起連接鋁導(dǎo)桿與夾持陽(yáng)極炭塊的作用，每塊新陽(yáng)極重達(dá)700～1000kg，陽(yáng)極鋼爪必須具有一定的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，因此陽(yáng)極鋼爪材質(zhì)通常都采用合金鋼。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的在于提供一種降低電解鋁液中鐵含量的方法。

6.本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法包括配料、電解、殘極除鐵和極上料除鐵步驟，具體包括：a、配料：分析原料中的鐵含量，將原料氧化鋁進(jìn)行混合配料得到混合料a，控制混合料a中的鐵含量不超過(guò)0.200kg/t.al；b、電解：將混合料a于420ka預(yù)焙鋁電解槽中采用“高鋰鹽含量、高極距、高鋁水平、低電解質(zhì)溫度、低電解質(zhì)水平、低氧化鋁濃度”的“三高三低”生產(chǎn)工藝體系進(jìn)行電解；c、殘極除鐵：陽(yáng)極底掌清刷裝置對(duì)殘極底掌電解質(zhì)進(jìn)行清理，進(jìn)行陽(yáng)極鋼爪壓脫，分離炭塊中鋼爪脫落的磷生鐵、氧化鐵；d、極上料除鐵：采用“二級(jí)破碎，三級(jí)除鐵”工藝，經(jīng)過(guò)二次破碎和三次除鐵，陽(yáng)極覆蓋料粒徑≤5mm，增強(qiáng)除鐵強(qiáng)度。

7.具體操作如下：a、配料：分析原料中鐵含量，將原料進(jìn)行混合配料，確保原料中的鐵元素不超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)；

b、電解：建立“高鋰鹽含量、高極距、高鋁水平、低電解質(zhì)溫度、低電解質(zhì)水平、低氧化鋁濃度”的“三高三低”生產(chǎn)工藝體系；c、殘極除鐵：殘極底掌清刷電解質(zhì)，進(jìn)行陽(yáng)極鋼爪壓脫，分離出炭塊中鋼爪脫落的磷生鐵、氧化鐵，并通過(guò)傳動(dòng)裝置將鐵雜質(zhì)自卸至收集容器中，達(dá)到降低炭塊中鐵含量的目的；d、極上料除鐵：“二級(jí)破碎，三級(jí)除鐵”，經(jīng)過(guò)二次破碎、篩分和除鐵，陽(yáng)極覆蓋料粒徑≤5mm，增強(qiáng)除鐵強(qiáng)度。

8.本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明通過(guò)將含鐵量不同的原料配合使用，確保原料鐵含量的穩(wěn)定，便于控制產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)將高含鐵的原料配合使用，有利于降低生產(chǎn)成本。

9.2、本發(fā)明高極距減弱熔體對(duì)流攪拌作用，促進(jìn)擴(kuò)散層厚度增大，提高電解槽穩(wěn)定性，降低陽(yáng)極鋼爪熔解及鐵離子放電生成鐵的機(jī)率，提升鋁液質(zhì)量。其它工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置能降低槽電壓，減少高極距對(duì)槽電壓和電流效率的影響。

10.3、本發(fā)明通過(guò)對(duì)殘極底掌的清刷和壓脫炭塊除鐵，降低炭塊中的灰分及雜質(zhì)含量，避免殘極炭塊循環(huán)利用造成的鐵等雜質(zhì)富集。

11.4、本發(fā)明通過(guò)對(duì)極上料多次破碎和除鐵，有效降低了極上料中的雜質(zhì)鐵含量，有利于提升電解鋁液質(zhì)量。

12.5、本發(fā)明通過(guò)有效控制電解鋁液雜質(zhì)鐵的主要來(lái)源，提升了電解鋁液質(zhì)量，可生產(chǎn)高品質(zhì)的低鐵鋁產(chǎn)品。

具體實(shí)施方式

13.下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

14.本發(fā)明所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法包括配料、電解、殘極除鐵和極上料除鐵步驟，具體包括：a、配料：分析原料中的鐵含量，將原料氧化鋁進(jìn)行混合配料得到混合料a，控制混合料a中的鐵含量不超過(guò)0.200kg/t.al；b、電解：將混合料a于420ka預(yù)焙鋁電解槽中采用“高鋰鹽含量、高極距、高鋁水平、低電解質(zhì)溫度、低電解質(zhì)水平、低氧化鋁濃度”的“三高三低”生產(chǎn)工藝體系進(jìn)行電解；c、殘極除鐵：陽(yáng)極底掌清刷裝置對(duì)殘極底掌電解質(zhì)進(jìn)行清理，進(jìn)行陽(yáng)極鋼爪壓脫，分離炭塊中鋼爪脫落的磷生鐵、氧化鐵；d、極上料除鐵：采用“二級(jí)破碎，三級(jí)除鐵”工藝，經(jīng)過(guò)二次破碎和三次除鐵，陽(yáng)極覆蓋料粒徑≤5mm，增強(qiáng)除鐵強(qiáng)度。

15.b步驟中420ka預(yù)焙鋁電解槽工藝參數(shù)如下：

。

16.c步驟殘極除鐵包括以下步驟：1）陽(yáng)極底掌清刷裝置對(duì)殘極底掌電解質(zhì)進(jìn)行清理，減少陽(yáng)極炭塊灰分含量；2）壓脫殘極炭塊，分離炭塊跟陽(yáng)極鋼爪，分揀大塊鐵渣；3）破碎炭塊在輸送帶進(jìn)料口通過(guò)除鐵器除鐵；4）篩分破碎炭塊，將3mm以下的細(xì)粉分離，吸粉中含有20~30%的細(xì)小電解質(zhì)及鐵雜質(zhì)；5）合格炭塊回系統(tǒng)循環(huán)使用。

17.步驟3）中所述的除鐵器為永磁自卸式除鐵器、干式電磁除鐵器或抽屜式除鐵器。

18.步驟4）中所述的篩分破碎炭塊是采用直線振動(dòng)篩、重型振動(dòng)篩或雙軸振動(dòng)篩進(jìn)行篩分。

19.d步驟極上料除鐵包括以下步驟：1）殘極清理產(chǎn)生的極上料，除鐵后進(jìn)回收處理系統(tǒng)；2）極上料送至顎式破碎機(jī)破碎；3）破碎料除鐵；4）一次破碎極上料送至圓錐破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎；5）二次破碎料除鐵；6）篩分破碎料，大顆粒物料返回至顎式破碎機(jī)破碎，合格破碎料送至料倉(cāng)供循環(huán)使用。

20.步驟3）中破碎料除鐵是采用永磁自卸式除鐵器、干式電磁除鐵器或抽屜式除鐵器進(jìn)行除鐵。

21.步驟6）中篩分破碎料是采用篩孔為4~6mm的慣性振動(dòng)篩、直線振動(dòng)篩或單軸振動(dòng)篩進(jìn)行篩分。

22.本發(fā)明包括的具體步驟如下：a、配料：原料氧化鋁以2000噸為一批進(jìn)行檢驗(yàn)，將鐵含量低于0.150 kg/t

·

al的氧化鋁原料配鐵含量偏高的原料，配料后，氧化鋁中的鐵含量不超過(guò)0.200kg/t

·

al。

23.b、電解：420ka電解工藝，其工藝參數(shù)設(shè)置為如表1所示。

24.表1. 420ka預(yù)焙鋁電解槽工藝參數(shù)表

。

25.c、殘極除鐵：

①

陽(yáng)極底掌清刷裝置對(duì)殘極底掌電解質(zhì)進(jìn)行清理，人工檢查電解質(zhì)清理情況，并對(duì)未清理干凈的電解質(zhì)進(jìn)一步清理，減少陽(yáng)極炭塊灰分含量；

②

壓脫殘極炭塊；

③

對(duì)破碎炭塊除鐵；

④

篩分破碎炭塊，分離破碎后的細(xì)小電解質(zhì)及鐵雜質(zhì)，合格炭塊循環(huán)使用。

26.d、極上料除鐵：

①

殘極清理產(chǎn)生的極上料，除鐵后進(jìn)回收處理系統(tǒng)；

②

極上料送至顎式破碎機(jī)破碎；

③

破碎料除鐵；

④

一次破碎極上料送至圓錐破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎；

⑤

二次破碎料除鐵；

⑥

篩分破碎料，大顆粒物料返回至顎式破碎機(jī)破碎，合格破碎料送至料倉(cāng)供循環(huán)使用。

27.所述a步驟中的配料，包括料倉(cāng)、計(jì)量設(shè)備、混料設(shè)備及輸送設(shè)備，不同批次的原料分別進(jìn)入單獨(dú)的料倉(cāng)，控制人員根據(jù)分析結(jié)果確定配料比例，進(jìn)行設(shè)定后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)量和混合，并輸送至電解廠房料倉(cāng)或電解槽內(nèi)。

28.所述計(jì)量設(shè)備包括失重秤、皮帶秤、稱重螺旋中的一種或幾種。

29.所述混料設(shè)備包括螺旋混料機(jī)、螺帶混料機(jī)中的一種或幾種。

30.所述輸送設(shè)備包括氣力輸送、管帶輸送、皮帶輸送中的一種或幾種。

31.所述c步驟中的破碎炭塊除鐵包括電磁除鐵、永磁除鐵設(shè)備中的一種或幾種。

32.所述破碎炭塊篩分包括直線振動(dòng)篩、重型振動(dòng)篩、雙軸振動(dòng)篩中的一種或幾種，篩孔3~5mm。

33.所述d步驟中的除鐵包括永磁自卸式除鐵器、干式電磁除鐵器、抽屜式除鐵器中的一種或幾種。

34.所述極上料篩分包括慣性振動(dòng)篩、直線振動(dòng)篩、單軸振動(dòng)篩中的一種或幾種，篩孔4~6mm。

35.下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：實(shí)施例1s100：原料氧化鋁以2000噸為一批進(jìn)行檢驗(yàn)，將鐵含量低于0.150kg/t

·

al的氧化鋁原料配鐵含量偏高的原料，控制人員設(shè)定配料比例，系統(tǒng)按照計(jì)量秤的計(jì)量調(diào)整下料量，計(jì)量秤將物料送入混料螺旋，螺旋混合后通過(guò)氣力輸送進(jìn)入電解槽?；旌虾蟮难趸X中鐵含量不超過(guò)0.200kg/t

·

al。

36.s200：調(diào)整電解工藝參數(shù)：電流強(qiáng)度420ka，極距4.2~4.5cm，鋰鹽濃度2.0~2.2%，氧化鋁濃度3.2%，電解溫度940~945℃，鋁水平32~34cm，電解質(zhì)水平17~18cm。

37.s300：

①

陽(yáng)極底掌清刷裝置對(duì)殘極底掌電解質(zhì)進(jìn)行清理，人工檢查電解質(zhì)清理情況，并對(duì)未清理干凈的電解質(zhì)進(jìn)一步清理，減少陽(yáng)極炭塊灰分含量；

②

壓脫殘極炭塊，分離炭塊跟陽(yáng)極鋼爪，分揀大塊鐵渣；

③

破碎炭塊在輸送帶進(jìn)料口通過(guò)永磁自卸式除鐵器除鐵；

④

直線振動(dòng)篩篩分破碎炭塊，將3mm以下的細(xì)粉分離，吸粉中含有20~30%的細(xì)小電解質(zhì)及鐵雜質(zhì)；

⑤

合格炭塊回系統(tǒng)循環(huán)使用。

38.s400：

①

殘極清理產(chǎn)生的極上料，在輸送皮帶進(jìn)料端通過(guò)永磁自卸式除鐵器除鐵，送至破碎系統(tǒng)；

②

極上料送至顎式破碎機(jī)破碎至50mm左右；

③

在輸送皮帶進(jìn)料端通過(guò)永磁自卸式除鐵器破碎料除鐵；

④

一次破碎極上料送至圓錐破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎，破碎至5mm左右；

⑤

二次破碎料通過(guò)干式電磁除鐵器除鐵；

⑥

通過(guò)直線振動(dòng)篩篩分，大于5mm物料返回至顎式破碎機(jī)破碎，小于5mm物料送至料倉(cāng)供循環(huán)使用。

39.通過(guò)上述處理后，電解殘極鐵含量從0.2%～0.3%降低至0.1%以內(nèi)；極上料的平均含量由0.42%降至0.12%以下。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，電解原鋁液鐵含量≤0.08%的電解槽槽臺(tái)率平均每年達(dá)86%，可生產(chǎn)99.85%低鐵重熔用鋁錠。技術(shù)特征：

1.一種降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法包括配料、電解、殘極除鐵和極上料除鐵步驟，具體包括：a、配料：分析原料中的鐵含量，將原料氧化鋁進(jìn)行混合配料得到混合料a，控制混合料a中的鐵含量不超過(guò)0.200kg/t.al；b、電解：將混合料a于420ka預(yù)焙鋁電解槽中采用“高鋰鹽含量、高極距、高鋁水平、低電解質(zhì)溫度、低電解質(zhì)水平、低氧化鋁濃度”的“三高三低”生產(chǎn)工藝體系進(jìn)行電解；c、殘極除鐵：陽(yáng)極底掌清刷裝置對(duì)殘極底掌電解質(zhì)進(jìn)行清理，進(jìn)行陽(yáng)極鋼爪壓脫，分離炭塊中鋼爪脫落的磷生鐵、氧化鐵；d、極上料除鐵：采用“二級(jí)破碎，三級(jí)除鐵”工藝，經(jīng)過(guò)二次破碎和三次除鐵，陽(yáng)極覆蓋料粒徑≤5mm，增強(qiáng)除鐵強(qiáng)度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于，b步驟中420ka預(yù)焙鋁電解槽工藝參數(shù)如下：。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于，c步驟殘極除鐵包括以下步驟：1）陽(yáng)極底掌清刷裝置對(duì)殘極底掌電解質(zhì)進(jìn)行清理，減少陽(yáng)極炭塊灰分含量；2）壓脫殘極炭塊，分離炭塊跟陽(yáng)極鋼爪，分揀大塊鐵渣；3）破碎炭塊在輸送帶進(jìn)料口通過(guò)除鐵器除鐵；4）篩分破碎炭塊，將3mm以下的細(xì)粉分離，吸粉中含有20~30%的細(xì)小電解質(zhì)及鐵雜質(zhì)；5）合格炭塊回系統(tǒng)循環(huán)使用。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于，步驟3）中所述的除鐵器為永磁自卸式除鐵器、干式電磁除鐵器或抽屜式除鐵器。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于，步驟4）中所述的篩分破碎炭塊是采用直線振動(dòng)篩、重型振動(dòng)篩或雙軸振動(dòng)篩進(jìn)行篩分。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于，d步驟極上料除鐵包括以下步驟：1）殘極清理產(chǎn)生的極上料，除鐵后進(jìn)回收處理系統(tǒng)；2）極上料送至顎式破碎機(jī)破碎；3）破碎料除鐵；

4）一次破碎極上料送至圓錐破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎；5）二次破碎料除鐵；6）篩分破碎料，大顆粒物料返回至顎式破碎機(jī)破碎，合格破碎料送至料倉(cāng)供循環(huán)使用。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于，步驟3）中破碎料除鐵是采用永磁自卸式除鐵器、干式電磁除鐵器或抽屜式除鐵器進(jìn)行除鐵。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低電解鋁液中鐵含量的方法，其特征在于，步驟6）中篩分破碎料是采用篩孔為4~6mm的慣性振動(dòng)篩、直線振動(dòng)篩或單軸振動(dòng)篩進(jìn)行篩分。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種降低電解鋁液中鐵含量的方法，包括對(duì)原料根據(jù)鐵含量的高低進(jìn)行自動(dòng)配料，確保原料中的鐵元素不超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；建立“高鋰鹽含量、高極距、高鋁水平、低電解質(zhì)溫度、低電解質(zhì)水平、低氧化鋁濃度”的“三高三低”生產(chǎn)工藝體系，減弱熔體對(duì)流攪拌作用，促進(jìn)擴(kuò)散層厚度增大，提高電解槽穩(wěn)定性，降低陽(yáng)極鋼爪熔解及鐵離子放電生成鐵的機(jī)率，提升鋁液質(zhì)量；清理殘極電解質(zhì)，并分離破碎炭塊中的細(xì)粉，降低回收炭塊中雜質(zhì)含量；“二級(jí)破碎，三級(jí)除鐵”的極上料回收工藝，經(jīng)過(guò)二次破碎和三次除鐵，陽(yáng)極覆蓋料粒徑≤5mm，增強(qiáng)除鐵強(qiáng)度。本發(fā)明通過(guò)相關(guān)工藝創(chuàng)新，降低原料對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，提升電解過(guò)程穩(wěn)定性，減少陽(yáng)極殘極及極上料循環(huán)利用帶入的雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)低鐵鋁產(chǎn)品的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。質(zhì)低鐵鋁產(chǎn)品的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：馮煒光 岳有成 孫彥華 李玉章 刁微之 張輝 包崇軍 周嫻 李雨耕 雷華志 李恒 閆森

受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明冶金研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.12

技術(shù)公布日：2022/6/14