Inti dari industri elektrolisis aluminium (mengadopsi proses Hall—Heroult, yaitu, proses elektrolisis garam cair kriolit-alumina) adalah "sistem elektrolit cair + bahan baku aluminium + reagen pembantu". Bahan kimia yang dibutuhkan berputar di sekitar reaksi elektrolitik, pengaturan elektrolit, perlindungan peralatan, dan penghilangan kotoran. Dikombinasikan dengan aplikasi praktis industri, bahan-bahan tersebut dikategorikan berdasarkan fungsinya sebagai berikut (cocok untuk kebutuhan perdagangan luar negeri dan pengarsipan produksi, mengklarifikasi peran, spesifikasi, dan tujuan inti dari setiap bahan kimia):
I. Bahan Baku Inti (Diperlukan untuk Reaksi Elektrolitik, Menentukan Output Aluminium)
Bahan kimia tersebut merupakan fondasi produksi elektrolisis aluminium, berpartisipasi langsung dalam reaksi reduksi aluminium, dan merupakan kategori yang paling banyak dikonsumsi dalam proses produksi. Intinya adalah bahan baku yang mengandung aluminium, mendukung produksi aluminium logam.
1. Aluminium Oksida (Al₂O₃)
Sebagai sumber aluminium inti untuk elektrolisis aluminium, ini adalah satu-satunya bahan baku untuk memproduksi aluminium logam, menyumbang lebih dari 90% dari total konsumsi bahan kimia dalam elektrolisis aluminium. Persyaratan spesifikasi: Aluminium oksida tingkat industri, kemurnian ≥ 98,5%, kehilangan saat pemijaran ≤ 1,0%, ukuran partikel seragam (20-80 mesh), fluiditas baik, mudah untuk pemberian makan mekanis dan pelarutan dalam garam cair. Fungsi: Setelah dilarutkan dalam elektrolit cair, ia direduksi menjadi aluminium logam melalui reaksi elektrolitik (reaksi inti: 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂↑). Kemurniannya secara langsung menentukan kualitas ingot aluminium; kotoran yang berlebihan akan mengurangi mutu ingot aluminium. Sekitar 1,92-1,95 ton aluminium oksida dikonsumsi per ton aluminium primer secara global, menjadikannya bahan baku paling inti dalam industri elektrolisis aluminium.
II. Bahan Kimia Inti untuk Sistem Elektrolit (Mengatur Kondisi Elektrolitik, Memastikan Reaksi Lancar)
Reaksi elektrolitik elektrolisis aluminium harus dilakukan dalam elektrolit cair. Bahan kimia tersebut terutama digunakan untuk membangun sistem elektrolit yang stabil, mengurangi suhu elektrolisis, meningkatkan konduktivitas, dan merupakan reagen kunci yang sangat diperlukan untuk proses elektrolisis, dengan produk fluorida sebagai intinya.
1. Kriolit (Na₃AlF₆)
Pelarut inti dari sistem elektrolit, tidak tergantikan, menyumbang bagian utama dari konsumsi bahan kimia elektrolit. Persyaratan spesifikasi: Kriolit tingkat industri, kemurnian ≥ 98%, kandungan fluor ≥ 53%, kandungan natrium ≤ 32%, kelembaban ≤ 0,5%; dibagi menjadi granular (fluiditas baik, tanpa debu, cocok untuk penyalaan sel mekanis dan produksi normal) dan bubuk (200-325 mesh, cocok untuk suplemen bantuan elektrolisis konvensional) sesuai dengan ukuran partikel. Fungsi: Melarutkan aluminium oksida untuk membentuk elektrolit cair kriolit-alumina, mengurangi suhu leleh aluminium oksida dari 2050°C menjadi 940–980°C, sangat mengurangi konsumsi energi elektrolisis; pada saat yang sama, ia meningkatkan konduktivitas elektrolit, menstabilkan proses elektrolisis, melindungi lapisan karbon sel elektrolitik, dan meningkatkan efisiensi arus, menjadikannya pelarut inti dari proses Hall—Heroult. Konsumsi kriolit tahunan global sekitar 700.000 ton, lebih dari 90% di antaranya digunakan dalam industri elektrolisis aluminium. Sekitar 20-30 kg kriolit dikonsumsi per ton aluminium primer (disesuaikan dengan jenis sel elektrolitik).
2. Aluminium Fluorida (AlF₃)
Pengatur kunci dari sistem elektrolit, bertindak sinergis dengan kriolit, dan aditif yang sangat diperlukan dalam produksi elektrolisis aluminium. Persyaratan spesifikasi: Aluminium fluorida tingkat industri/metalurgi, kemurnian ≥ 98%, kandungan fluor ≥ 61%, kelembaban ≤ 0,5%; tingkat kemurnian tinggi (kemurnian ≥ 99,5%) dapat digunakan untuk produksi elektrolisis aluminium kelas atas. Fungsi: Mengatur rasio molekuler sistem garam cair kriolit-alumina (rasio molar NaF terhadap AlF₃), mengendalikannya dalam kisaran yang wajar 2,2−2,8, sehingga mengurangi suhu likuidus elektrolit, meningkatkan konduktivitas, mengurangi frekuensi efek anoda, memperpanjang masa pakai sel elektrolitik, dan meningkatkan kemurnian cairan aluminium dan efisiensi elektrolisis. Konsumsi rata-rata global aluminium fluorida per ton aluminium primer adalah sekitar 18–22 kg. Di Tiongkok, karena penggunaan produk proses basah dan sel elektrolitik lama oleh beberapa perusahaan, konsumsi unit rata-rata sedikit lebih tinggi, sekitar 23–25 kg/ton.
3. Pengatur Elektrolit Pembantu (Opsional, Mengoptimalkan Kinerja Elektrolitik)
Menurut kondisi kerja sel elektrolitik dan persyaratan produk, sejumlah kecil pengatur pembantu dapat ditambahkan untuk lebih mengoptimalkan kinerja elektrolit, mengurangi konsumsi energi, dan meningkatkan efisiensi:
- Natrium Fluorida (NaF): Mengatur rasio molekuler elektrolit dan melengkapi unsur natrium, ditambahkan ketika rasio molekuler terlalu rendah. Spesifikasi: Kemurnian ≥ 98%, kandungan fluor ≥ 45%.
- Magnesium Fluorida (MgF₂): Mengurangi suhu likuidus elektrolit, meningkatkan fluiditas elektrolit, dan mengurangi penguapan elektrolit. Spesifikasi: Kemurnian ≥ 98%, kandungan fluor ≥ 50%, dosis per ton aluminium primer adalah sekitar 2-5 kg.
- Kalsium Fluorida (CaF₂): Meningkatkan stabilitas elektrolit, memperpanjang masa pakai sel elektrolitik, dan menghambat efek anoda. Spesifikasi: Kemurnian ≥ 97%, kandungan fluor ≥ 48%, dosis disesuaikan dengan skala sel elektrolitik.
III. Bahan Kimia Terkait Elektroda (Memastikan Kinerja Elektroda, Mendukung Reaksi Elektrolitik)
Elektrolisis aluminium bergantung pada elektroda untuk menyelesaikan konduksi arus. Bahan kimia tersebut digunakan untuk menyiapkan elektroda atau melindungi elektroda untuk memastikan kelancaran reaksi elektrolitik.
1. Bahan Baku untuk Anoda Pra-bakar (Anoda Karbon)
Anoda pra-bakar adalah elektroda inti (anoda) dari elektrolisis aluminium. Bahan kimia yang dibutuhkan digunakan untuk menyiapkan anoda untuk memastikan konduktivitas dan ketahanan suhu tingginya:
- Petroleum Coke: Bahan baku inti, kemurnian ≥ 98%, kandungan sulfur ≤ 0,5%, digunakan untuk menyiapkan matriks karbon anoda dan menyediakan konduktivitas.
- Pitch Coke: Bahan baku pembantu, digunakan untuk mengikat partikel petroleum coke dan meningkatkan kekuatan anoda. Spesifikasi: Titik pelunakan 80-120°C.
- Coal Tar Pitch: Pengikat, digunakan untuk mengikat partikel petroleum coke dan pitch coke menjadi bentuk. Spesifikasi: Grade 1 coal tar pitch, kandungan abu ≤ 0,3%.
2. Bahan Baku untuk Pasta Katoda (Katoda Karbon)
Pasta katoda digunakan untuk membangun katoda sel elektrolitik untuk memastikan konduktivitas dan ketahanan korosi katoda. Bahan kimia yang dibutuhkan:
- Grafit Bubuk: Meningkatkan konduktivitas katoda. Spesifikasi: Kemurnian ≥ 95%, ukuran partikel 100-200 mesh.
- Nafas Batu Bara: Bahan baku inti, karbon tetap ≥ 85%, kandungan sulfur ≤ 0,3%, digunakan untuk menyiapkan matriks pasta katoda.
- Coal Tar Pitch: Pengikat, dicampur dengan grafit bubuk dan nafas batu bara untuk membentuk bentuk, persyaratan yang sama seperti coal tar pitch untuk anoda pra-bakar.
IV. Bahan Kimia Pembantu (Perlindungan Peralatan, Penghilangan Kotoran, Perlindungan Keselamatan)
Bahan kimia tersebut tidak berpartisipasi langsung dalam reaksi elektrolitik, tetapi digunakan untuk memastikan keselamatan produksi, stabilitas peralatan, dan kualitas produk, dan merupakan dukungan pembantu untuk produksi elektrolisis aluminium.
1. Bahan Kimia Perlindungan Peralatan dan Anti-Korosi
- Bahan Pembantu Tahan Api: Digunakan untuk pemeliharaan lapisan sel elektrolitik, seperti natrium silikat (Na₂SiO₃), yang meningkatkan ketahanan api dan penyegelan lapisan serta mencegah kebocoran elektrolit.
- Bahan Baku Pelapis Anti-Korosi: Digunakan untuk anti-korosi peralatan di sekitar sel elektrolitik, seperti resin epoksi dan resin polivinil fluorida, yang tahan terhadap korosi oleh asam sulfat dan fluorida.
2. Bahan Kimia Penghilangan Kotoran dan Pengolahan Gas Buang
- Kalsium Hidroksida (Ca(OH)₂): Digunakan untuk desulfurisasi dan defluorinasi gas buang, menghilangkan hidrogen fluorida (HF) dan sulfur dioksida (SO₂) yang dihasilkan selama elektrolisis. Spesifikasi: Kemurnian ≥ 90%, ukuran partikel di atas 200 mesh.
- Karbon Aktif: Digunakan untuk menyerap kotoran berbahaya dalam gas buang dan memurnikan gas limbah. Spesifikasi: Bubuk, nilai adsorpsi ≥ 800mg/g.
3. Keselamatan dan Reagen Pembantu
- Asam Sulfat (H₂SO₄): Digunakan untuk pembersihan peralatan dan perawatan anodisasi. Spesifikasi: Asam sulfat pekat 98% tingkat industri.
- Natrium Hidroksida (NaOH): Digunakan untuk netralisasi air limbah dan pembersihan peralatan. Spesifikasi: Soda kaustik serpihan tingkat industri, kemurnian ≥ 96%.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
