利用Na2CO3處理鋁電解槽炭渣的研究

梁 誠，趙潤民，彭建平，狄躍忠，王耀武

東北大學冶金學院，沈陽 110819

Na3AlF6-Al2O3熔鹽電解鋁法，也稱Hall-Héroult法，作為現代制備金屬鋁的唯一工業方法，一直被沿用至今. 該法以固體氧化鋁為原料，將其溶解在以鈉冰晶石為主的氟化物熔鹽中，形成具有良好導電性的均勻熔體，在930～960 ℃下通入直流電進行電解[1]. 鋁電解生產中，由于炭陽極的選擇性氧化以及側面掉渣、陰極剝落和電解質中發生的二次反應，不可避免地產生炭渣，其中陽極炭渣是電解槽內炭渣產生的主要來源.

現代電解鋁廠大部分采用預焙陽極電解槽，其預焙陽極是由石油焦和黏結劑瀝青組成[2]. 炭陽極表面的瀝青黏結劑具有較大的化學活性，被優先電化學氧化. 石油焦由于消耗速度較慢，逐漸凸出于陽極，在電解質沖蝕下脫落；另一方面，在電解過程中，電解質和鋁液的侵蝕會引起炭陰極的剝落；電解質中溶解Al將陽極產生的部分CO2還原成游離的固定炭[3]，也會產生少量炭渣. 電解質中的大量炭渣會極大地影響鋁電解的生產[4-12]，具體表現為：增加電能消耗，產生熱槽；造成陽極長包和側部漏電，對電解槽生產極為不利；電解槽長期處于過熱狀態下運行，會加快陽極氧化和陰極破損速度，甚至縮短電解槽的壽命. 所以，技術人員需要定期打撈電解槽中的炭渣，以減少其對電解鋁生產的危害.

據統計，每生產1 t原鋁約產生10 kg的炭渣.我國2019年原鋁產量高達3504萬噸，因此其炭渣產生量約為35萬噸. 參考《國家危險廢……