Alüminyum elektroliz endüstrisinin (Hall—Heroult süreci, yani kriyolit-alümina erimiş tuz elektroliz süreci benimsenerek) özü, "erimiş elektrolit sistemi + alüminyum hammaddeleri + yardımcı reaktifler"dir. Gerekli kimyasallar, elektrolitik reaksiyon, elektrolit düzenlemesi, ekipman koruması ve safsızlık giderme etrafında döner. Endüstriyel pratik uygulamalarla birleştirildiğinde, işlevlerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar (dış ticaret ve üretim kayıt ihtiyaçları için uygundur, her kimyasalın rolünü, spesifikasyonunu ve temel amacını netleştirir):
I. Temel Hammaddeler (Elektrolitik Reaksiyon İçin Gerekli, Alüminyum Çıkışını Belirler)
Bu tür kimyasallar, alüminyum elektroliz üretiminin temelini oluşturur, alüminyumun indirgeme reaksiyonuna doğrudan katılır ve üretim sürecindeki en çok tüketilen kategoridir. Özü, alüminyum içeren hammaddelerdir ve metalik alüminyum üretimini destekler.
1. Alüminyum Oksit (Al₂O₃)
Alüminyum elektrolizi için temel alüminyum kaynağı olarak, metalik alüminyum üretimi için tek hammaddedir ve alüminyum elektrolizindeki kimyasalların toplam tüketiminin %90'ından fazlasını oluşturur. Spesifikasyon gereksinimleri: Endüstriyel sınıf alüminyum oksit, saflık ≥ %98,5, ateşleme kaybı ≤ %1,0, homojen partikül boyutu (20-80 mesh), iyi akışkanlık, mekanize besleme ve erimiş tuzda çözünme kolaylığı. İşlevi: Erimiş elektrolite çözündükten sonra, elektrolitik reaksiyon yoluyla metalik alüminyuma indirgenir (temel reaksiyon: 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂↑). Saflığı doğrudan alüminyum külçelerinin kalitesini belirler; aşırı safsızlıklar alüminyum külçelerinin derecesini düşürecektir. Küresel olarak ton başına birincil alüminyum için yaklaşık 1,92-1,95 ton alüminyum oksit tüketilir, bu da onu alüminyum elektroliz endüstrisindeki en temel hammaddedir.
II. Erimiş Elektrolit Sistemi İçin Temel Kimyasallar (Elektrolitik Koşulları Düzenler, Reaksiyonun Sorunsuz Yürütülmesini Sağlar)
Alüminyum elektrolizinin elektrolitik reaksiyonu, erimiş bir elektrolit içinde gerçekleştirilmelidir. Bu tür kimyasallar esas olarak kararlı bir elektrolit sistemi oluşturmak, elektroliz sıcaklığını düşürmek, iletkenliği artırmak için kullanılır ve elektroliz süreci için vazgeçilmez anahtar reaktiflerdir, florür ürünleri temeldir.
1. Kriyolit (Na₃AlF₆)
Elektrolit sisteminin temel çözücüsü, yeri doldurulamaz, elektrolit kimyasallarının tüketiminin ana bölümünü oluşturur. Spesifikasyon gereksinimleri: Endüstriyel sınıf kriyolit, saflık ≥ %98, flor içeriği ≥ %53, sodyum içeriği ≤ %32, nem ≤ %0,5; partikül boyutuna göre granüler (iyi akışkanlık, tozsuz, mekanize hücre başlatma ve normal üretim için uygun) ve toz (200-325 mesh, geleneksel elektroliz yardımcı takviyesi için uygun) olarak ayrılır. İşlevi: Alüminyum oksidi çözerek bir kriyolit-alümina erimiş elektrolit oluşturur, alüminyum oksidin erime sıcaklığını 2050°C'den 940–980°C'ye düşürür, elektroliz enerji tüketimini büyük ölçüde azaltır; aynı zamanda elektrolit iletkenliğini artırır, elektroliz sürecini stabilize eder, elektroliz hücresinin karbon astarını korur ve akım verimliliğini artırır, bu da onu Hall—Heroult sürecinin temel çözücüsü yapar. Küresel yıllık kriyolit tüketimi yaklaşık 700.000 tondur, bunun %90'ından fazlası alüminyum elektroliz endüstrisinde kullanılır. Ton başına birincil alüminyum için yaklaşık 20-30 kg kriyolit tüketilir (elektroliz hücresi tipine göre ayarlanır).
2. Alüminyum Florür (AlF₃)
Elektrolit sisteminin ana düzenleyicisi, kriyolit ile sinerjik olarak hareket eder ve alüminyum elektroliz üretiminde vazgeçilmez bir katkı maddesidir. Spesifikasyon gereksinimleri: Endüstriyel sınıf/metalurjik sınıf alüminyum florür, saflık ≥ %98, flor içeriği ≥ %61, nem ≤ %0,5; yüksek saflık sınıfı (saflık ≥ %99,5) üst düzey alüminyum elektroliz üretimi için kullanılabilir. İşlevi: Kriyolit-alümina erimiş tuz sisteminin moleküler oranını (NaF'nin AlF₃'e molar oranı) düzenler, bunu 2,2−2,8 makul bir aralıkta kontrol ederek, elektrolitin sıvılaşma sıcaklığını düşürür, iletkenliği artırır, anot etkisinin sıklığını azaltır, elektroliz hücresinin hizmet ömrünü uzatır ve alüminyum sıvısının saflığını ve elektroliz verimliliğini artırır. Ton başına birincil alüminyum için küresel ortalama alüminyum florür tüketimi yaklaşık 18–22 kg'dır. Çin'de, bazı işletmelerin ıslak işlem ürünleri ve eski elektroliz hücreleri kullanması nedeniyle, ortalama birim tüketim biraz daha yüksektir, yaklaşık 23–25 kg/ton.
3. Yardımcı Elektrolit Düzenleyicileri (İsteğe Bağlı, Elektrolitik Performansı Optimize Eder)
Elektroliz hücresinin çalışma koşullarına ve ürün gereksinimlerine göre, elektrolit performansını daha da optimize etmek, enerji tüketimini azaltmak ve verimliliği artırmak için az miktarda yardımcı düzenleyici eklenebilir:
- Sodyum Florür (NaF): Elektrolit moleküler oranını düzenler ve sodyum elementini tamamlar, moleküler oran çok düşük olduğunda eklenir. Spesifikasyon: Saflık ≥ %98, flor içeriği ≥ %45.
- Magnezyum Florür (MgF₂): Elektrolitin sıvılaşma sıcaklığını düşürür, elektrolit akışkanlığını artırır ve elektrolit buharlaşmasını azaltır. Spesifikasyon: Saflık ≥ %98, flor içeriği ≥ %50, ton başına birincil alüminyum için dozaj yaklaşık 2-5 kg.
- Kalsiyum Florür (CaF₂): Elektrolit kararlılığını artırır, elektroliz hücresinin hizmet ömrünü uzatır ve anot etkisini engeller. Spesifikasyon: Saflık ≥ %97, flor içeriği ≥ %48, dozaj elektroliz hücresinin ölçeğine göre ayarlanır.
III. Elektrotla İlgili Kimyasallar (Elektrot Performansını Sağlar, Elektrolitik Reaksiyonu Destekler)
Alüminyum elektrolizi, akım iletimini tamamlamak için elektrotlara dayanır. Bu tür kimyasallar, elektrotları hazırlamak veya elektrotları korumak için kullanılır, böylece elektrolitik reaksiyonun kararlı ilerlemesi sağlanır.
1. Önceden Pişirilmiş Anotlar İçin Hammaddeler (Karbon Anotlar)
Önceden pişirilmiş anotlar, alüminyum elektrolizinin temel elektrotlarıdır (anotlar). Gerekli kimyasallar, iletkenliklerini ve yüksek sıcaklık dayanımlarını sağlamak için anotları hazırlamak için kullanılır:
- Petrol Koku: Temel hammadde, saflık ≥ %98, kükürt içeriği ≤ %0,5, anotun karbon matrisini hazırlamak ve iletkenlik sağlamak için kullanılır.
- Zift Koku: Yardımcı hammadde, petrol koku parçacıklarını bağlamak ve anot mukavemetini artırmak için kullanılır. Spesifikasyon: Yumuşama noktası 80-120°C.
- Kömür Katranı Zifti: Bağlayıcı, petrol koku ve zift koku parçacıklarını şekillendirmek için kullanılır. Spesifikasyon: 1. sınıf kömür katranı zifti, kül içeriği ≤ %0,3.
2. Katot Macunu İçin Hammaddeler (Karbon Katotlar)
Katot macunu, katotun iletkenliğini ve korozyon direncini sağlamak için elektroliz hücresinin katotunu inşa etmek için kullanılır. Gerekli kimyasallar:
- Grafit Tozu: Katot iletkenliğini artırır. Spesifikasyon: Saflık ≥ %95, partikül boyutu 100-200 mesh.
- Antrasit: Temel hammadde, sabit karbon ≥ %85, kükürt içeriği ≤ %0,3, katot macunu matrisini hazırlamak için kullanılır.
- Kömür Katranı Zifti: Bağlayıcı, grafit tozu ve antrasit ile karıştırılarak şekil verilir, önceden pişirilmiş anotlar için kömür katranı zifti ile aynı gereksinimlere sahiptir.
IV. Yardımcı Kimyasallar (Ekipman Koruması, Safsızlık Giderme, Güvenlik Koruması)
Bu tür kimyasallar elektrolitik reaksiyona doğrudan katılmaz, ancak üretim güvenliğini, ekipman kararlılığını ve ürün kalitesini sağlamak için kullanılır ve alüminyum elektroliz üretiminin yardımcı desteğidir.
1. Ekipman Koruma ve Korozyon Önleyici Kimyasallar
- Isıl Yardımcılar: Sodyum silikat (Na₂SiO₃) gibi elektroliz hücresi astarının bakımı için kullanılır, astarın yangın direncini ve sızdırmazlığını iyileştirir ve elektrolit sızıntısını önler.
- Korozyon Önleyici Kaplama Hammaddeleri: Sülfürik asit ve florürlerden kaynaklanan korozyona dayanıklı, epoksi reçine ve polivinil florür reçinesi gibi elektroliz hücresi çevresindeki ekipmanların korozyon önleyici kaplaması için kullanılır.
2. Safsızlık Giderme ve Baca Gazı Arıtma Kimyasalları
- Kalsiyum Hidroksit (Ca(OH)₂): Baca gazı desülfürizasyonu ve deflorinasyonu için kullanılır, elektroliz sırasında oluşan hidrojen florür (HF) ve kükürt dioksit (SO₂) giderir. Spesifikasyon: Saflık ≥ %90, partikül boyutu 200 mesh üzeri.
- Aktif Karbon: Baca gazındaki zararlı safsızlıkları adsorbe etmek ve atık gazı arıtmak için kullanılır. Spesifikasyon: Toz, adsorpsiyon değeri ≥ 800mg/g.
3. Güvenlik ve Yardımcı Reaktifler
- Sülfürik Asit (H₂SO₄): Ekipman temizliği ve anotlama işlemi için kullanılır. Spesifikasyon: Endüstriyel sınıf %98 konsantre sülfürik asit.
- Sodyum Hidroksit (NaOH): Atık su nötralizasyonu ve ekipman temizliği için kullanılır. Spesifikasyon: Endüstriyel sınıf pul kostik soda, saflık ≥ %96.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!
