Le noyau de l'industrie de l'électrolyse de l'aluminium (adoption du procédé Hall-Heroult, c'est-à-direprocessus d'électrolyse du sel fondu de la cryolite et de l'alumine) est "système d'électrolyte fondu + matières premières en aluminium + réactifs auxiliaires"Les produits chimiques nécessaires tournent autour de la réaction électrolytique, de la régulation des électrolytes, de la protection des équipements et de l'élimination des impuretés.Ils sont classés par fonction comme suit (adaptés au commerce extérieur et aux besoins de production en matière de dépôt de documents), précisant le rôle, la spécification et l'objectif principal de chaque produit chimique):
I. Matières premières de base (nécessaires à la réaction électrolytique, détermination de la production d'aluminium)
Ces produits chimiques sont à la base de la production d'électrolyse de l'aluminium, participant directement à la réaction de réduction de l'aluminium, et sont la catégorie la plus consommée dans le processus de production.Le cœur est constitué de matières premières contenant de l'aluminium, pour soutenir la production d'aluminium métallique.
1. oxyde d'aluminium (Al2O3)
En tant que source principale d'aluminium pour l'électrolyse de l'aluminium, il est la seule matière première pour la production d'aluminium métallique,représentant plus de 90% de la consommation totale de produits chimiques en électrolyse de l'aluminiumExigences de spécifications: oxyde d'aluminium de qualité industrielle, pureté ≥ 98,5%, perte d'allumage ≤ 1,0%, taille de particule uniforme (20-80 mailles), bonne fluidité,facile à alimenter mécaniquement et à dissoudre dans du sel fonduFonction: après dissolution dans l'électrolyte fondu, il est réduit en aluminium métallique par réaction électrolytique (réaction de noyau: 2Al2O3 → 4Al + 3O2↑).Sa pureté détermine directement la qualité des lingots d'aluminiumEnviron 1,92-1,95 tonnes d'oxyde d'aluminium sont consommées par tonne d'aluminium primaire dans le monde,ce qui en fait la matière première la plus importante dans l'industrie de l'électrolyse de l'aluminium.
II. Produits chimiques de base pour le système électrolytique (régulation des conditions électrolytiques, assurance d'une réaction en douceur)
La réaction électrolytique de l'électrolyse de l'aluminium doit être effectuée dans un électrolyte en fusion.améliorer la conductivité, et sont des réactifs essentiels indispensables pour le processus d'électrolyse, les produits fluorés étant le noyau.
1. Cryolite (Na3AlF6)
Le solvant de base du système électrolytique, irremplaçable, représentant la majeure partie de la consommation de produits chimiques électrolytiques.pureté ≥ 98%, teneur en fluor ≥ 53%, teneur en sodium ≤ 32%, humidité ≤ 0,5%; divisé en granulaire (bonne fluidité, pas de poussière, adapté au démarrage mécanisé des cellules et à la production normale) et en poudre (200-325 mailles),adapté au supplément auxiliaire d'électrolyse conventionnel) selon la taille des particules. Fonction: Dissoudre l'oxyde d'aluminium pour former un électrolyte fondu cryolite-alumine, réduisant la température de fusion de l'oxyde d'aluminium de 2050°C à 940°C à 980°C,réduisant considérablement la consommation d'énergie d'électrolyse; en même temps, il améliore la conductivité des électrolytes, stabilise le processus d'électrolyse, protège la doublure en carbone de la cellule électrolytique et améliore l'efficacité du courant,ce qui en fait le solvant de base du procédé Hall-HeroultLa consommation annuelle mondiale de cryolite est d'environ 700 000 tonnes, dont plus de 90% est utilisée dans l'industrie de l'électrolyse de l'aluminium.Environ 20 à 30 kg de cryolite sont consommés par tonne d'aluminium primaire (ajusté en fonction du type de cellule électrolytique).
2Fluorure d'aluminium (AlF3)
Un régulateur clé du système électrolytique, agissant en synergie avec la cryolite, et un additif indispensable dans la production d'électrolyse de l'aluminium.Fluorure d'aluminium de qualité industrielle ou métallurgique, pureté ≥ 98%, teneur en fluor ≥ 61%, humidité ≤ 0,5%; de haute pureté (pureté ≥ 99,5%) peut être utilisée pour la production d'électrolyse d'aluminium haut de gamme.Réguler le rapport moléculaire du système de sel fondu cryolite-alumine (rapport molaire de NaF à AlF3), le contrôlant dans une plage raisonnable de 2,2−2.8, réduisant ainsi la température du liquide de l'électrolyte, améliorant la conductivité, réduisant la fréquence de l'effet de l'anode, allongeant la durée de vie de la cellule électrolytique,et améliorer la pureté du liquide d'aluminium et l'efficacité de l'électrolyseLa consommation moyenne mondiale de fluorure d'aluminium par tonne d'aluminium primaire est d'environ 18 22 kg. En Chine, en raison de l'utilisation de produits de traitement humide et de vieilles cellules électrolytiques par certaines entreprises, la consommation moyenne de fluorure d'aluminium par tonne d'aluminium primaire est d'environ 18 22 kg.la consommation unitaire moyenne est légèrement supérieure, soit environ 23 à 25 kg/tonne.
3. régulateurs d'électrolyte auxiliaires (facultatif, optimisation des performances électrolytiques)
Selon les conditions de travail de la cellule électrolytique et les exigences du produit, une petite quantité de régulateurs auxiliaires peut être ajoutée pour optimiser davantage les performances des électrolytes,réduire la consommation d'énergie et améliorer l'efficacité:
- Fluorure de sodium (NaF): réguler le rapport moléculaire de l'électrolyte et compléter l'élément sodium, ajouté lorsque le rapport moléculaire est trop bas. Spécification: Pureté ≥ 98%, teneur en fluor ≥ 45%.
- Fluorure de magnésium (MgF2): réduit la température liquide de l'électrolyte, améliore la fluidité de l'électrolyte et réduit la volatilité de l'électrolyte. Spécification: Pureté ≥ 98%, teneur en fluor ≥ 50%,la dose par tonne d'aluminium primaire est d'environ 2 à 5 kg.
- Fluorure de calcium (CaF2): améliore la stabilité des électrolytes, prolonge la durée de vie de la cellule électrolytique et inhibe l'effet de l'anode. Spécification: Pureté ≥ 97%, teneur en fluor ≥ 48%,dosage ajusté en fonction de l'échelle de la cellule électrolytique.
III. Produits chimiques liés aux électrodes (assurer les performances des électrodes, soutenir la réaction électrolytique)
L'électrolyse de l'aluminium repose sur des électrodes pour compléter la conduction du courant.Ces produits chimiques sont utilisés pour préparer des électrodes ou protéger les électrodes afin d'assurer la progression stable de la réaction électrolytique..
1. matières premières pour les anodes précuites (anodes au carbone)
Les anodes précuites sont les électrodes de base (anodes) de l'électrolyse de l'aluminium.
- Coke de pétrole: matière première de base, pureté ≥ 98%, teneur en soufre ≤ 0,5%, utilisée pour préparer la matrice de carbone de l'anode et fournir la conductivité.
- Coke de pétrole: matière première auxiliaire utilisée pour lier les particules de coke de pétrole et améliorer la résistance de l'anode. Spécification: point de ramollissement 80-120°C.
- Pech de goudron de charbon: Liant utilisé pour lier le coke de pétrole et les particules de coke de goudron en forme. Spécification: Pech de goudron de charbon de grade 1, teneur en cendres ≤ 0,3%.
2. matières premières pour la pâte cathodique (cathodes au carbone)
La pâte cathodique est utilisée pour construire la cathode de la cellule électrolytique afin d'assurer la conductivité et la résistance à la corrosion de la cathode.
- Poudre de graphite: améliorer la conductivité de la cathode. Spécification: pureté ≥ 95%, taille de particule 100-200 mesh.
- Anthracite: matière première de base, carbone fixe ≥ 85%, teneur en soufre ≤ 0,3%, utilisée pour préparer la matrice de pâte cathodique.
- Petit gaz de goudron de charbon: Liant, mélangé avec de la poudre de graphite et de l'anthracite pour former une forme, les mêmes exigences que le gaz de goudron de charbon pour les anodes précuites.
IV. Produits chimiques auxiliaires (protection des équipements, élimination des impuretés, protection de la sécurité)
Ces produits chimiques ne participent pas directement à la réaction électrolytique, mais sont utilisés pour assurer la sécurité de la production, la stabilité de l'équipement et la qualité du produit,et sont le support auxiliaire pour la production d'électrolyse d'aluminium.
1. Protection des équipements et produits chimiques anticorrosion
- Auxiliaires réfractaires: utilisés pour l'entretien de la doublure électrolytique de la cellule, tels que le silicate de sodium (Na2SiO3),qui améliore la résistance au feu et l'étanchéité de la doublure et empêche les fuites d'électrolyte.
- matières premières de revêtement anti-corrosion: utilisées pour l'anti-corrosion des équipements autour de la cellule électrolytique, telles que la résine époxy et la résine de fluorure de polyvinyle,qui résistent à la corrosion par l'acide sulfurique et les fluorures.
2. Produits chimiques pour l'élimination des impuretés et le traitement des gaz de combustion
- Hydroxyde de calcium (Ca ((OH) 2)): Utilisé pour la désulfuration et la défluoration des gaz de combustion, en éliminant le fluorure d'hydrogène (HF) et le dioxyde de soufre (SO2) générés lors de l'électrolyse. Spécification: Pureté ≥ 90%,taille de particules supérieure à 200 mailles.
- Charbon actif: utilisé pour adsorber les impuretés nocives dans les gaz de combustion et purifier les gaz d'échappement. Spécification: en poudre, valeur d'adsorption ≥ 800 mg/g.
3- Réactifs de sécurité et auxiliaires
- Acide sulfurique (H2SO4): Utilisé pour le nettoyage et le traitement de l'anodisation des équipements.
- Hydroxyde de sodium (NaOH): utilisé pour la neutralisation des eaux usées et le nettoyage des équipements.
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