電解鋁工藝流程

1、電解鋁工藝電解鋁-簡介電解鋁就是通過得到的?，F(xiàn)代電解鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是，氧化鋁作為，以作為陽極，作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950 C -970 C下，在內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解。電解鋁-工藝流程電解鋁生產(chǎn)過程鋁電解工藝流程：現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石一氧化鋁融鹽電解法。是溶劑，作為溶質(zhì)，以碳素體 作為陽極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950 C -970 C下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解?；瘜W(xué)反應(yīng)主要通過這個(gè)方程進(jìn)行：2AI2O3=4AI 302。陽極：202 -4e - =O2f陰極：AI33e_ =AI。陽極產(chǎn)物主要是和氣

2、體，其中含有一定量的等有害氣體和固體粉塵。為保護(hù)環(huán)境和人類健康 需對(duì)陽極氣體進(jìn)行凈化處理，除去有害氣體和粉塵后排入大氣。陰極產(chǎn)物是鋁液，鋁液通過真空抬包從 槽內(nèi)抽出，送往鑄造車間，在保溫爐內(nèi)經(jīng)凈化澄清后，澆鑄成鋁錠或直接加工成線坯.型材等。其生產(chǎn)工藝流程如下圖： 氧化鋁氟化鹽碳陽極排出陽極氣體f J J廢氣氣體凈化J J回收氟化物凈化澄清返回電解槽澆注軋制或J J鋁錠線坯或型材電解鋁-產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)電解鋁世界上所有的鋁都是用電解法生產(chǎn)岀來的。鋁電解生產(chǎn)采用霍爾-埃魯冰晶石-氧化鋁融鹽電解法，即以冰晶石為主的作為熔劑，氧化鋁為組成多相電解質(zhì)體系。其中二元系和Na3AIF6-AIF3-AI2O3三元系是

3、工業(yè)的基礎(chǔ)。電解鋁工業(yè)對(duì)環(huán)境影響較大，屬于高耗能，高行業(yè)。電解鋁生產(chǎn)中排岀的廢氣主要是C02以及以HF氣體為主的氣-固氟化物等。C02是一種溫室氣體，是造成全球氣候變暖的主要原因。而中的 CF4和C2F6其溫室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且會(huì)對(duì)造成不同程度的影響。HF則是一種劇毒氣體，通過皮膚或呼吸道進(jìn)入人體，僅需便可以致死。電解鋁-發(fā)展現(xiàn)狀電解鋁中國鋁電解技術(shù)自 70年代末引進(jìn)160KA中間下料預(yù)焙槽技術(shù)之后，從消化國外技術(shù)開始，揭開了中國 現(xiàn)代鋁電解技術(shù)發(fā)展的序幕，以熱電磁力特性及磁流體數(shù)學(xué)模型研究為核心，在工藝、材料、過程控制 及配套技術(shù)等方面展開了廣泛深入的研究工作。

4、九十年代以來，在基礎(chǔ)理論、大型鋁電解槽開發(fā)以及工 程應(yīng)用取得了一系列成果，開發(fā)成功了280、320KA以上的特大型電解槽技術(shù)，使的技術(shù)進(jìn)步令人注目大容量電解槽的開發(fā)，使中國鋁電解技術(shù)總體上達(dá)到了國際先進(jìn)水平，電解鋁工業(yè)的面貌發(fā)生了根本的 改變。實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)差。由于開發(fā)時(shí)間短，對(duì)中國大型鋁電解槽在生產(chǎn)領(lǐng)域的深層次開發(fā)明顯不足，致使實(shí)際 運(yùn)行指標(biāo)的生產(chǎn)指標(biāo)與國際先進(jìn)水平還有較大差距。多數(shù)在大負(fù)荷、小電網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行，安全隱患多。鋁電聯(lián)營是中國電解鋁企業(yè)發(fā)展的趨勢之一，但同時(shí)在技術(shù)上也存在相應(yīng)的問題。由于大容量電解槽一般系列規(guī)模較大（一個(gè)系列產(chǎn)能可達(dá)20萬噸以上），巨大的用集中在一個(gè)生產(chǎn)系列上（一般達(dá)

5、40萬KW以上），電解系列生產(chǎn)的任何波動(dòng)都會(huì)造成電網(wǎng)或自備電廠較大的影響，甚至威脅供電安全。缺乏建立在對(duì)破損機(jī)理與規(guī)律透徹掌握基礎(chǔ)上的“精細(xì)設(shè)計(jì)”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施，難以 達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，早期破損率高。影響中國大型槽槽壽命的問題除了中國普遍認(rèn)為的陰極質(zhì)量方面的原因 外，電解槽的、筑爐、筑爐、焙燒啟動(dòng)、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等方面均存在一些問題。導(dǎo)致這些問 題的深層次原因是，中國尚缺乏對(duì)鋁電解槽破損（常稱為陰極破損）機(jī)理與規(guī)律的深入掌握及在此基礎(chǔ) 上的“精細(xì)設(shè)計(jì)”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施。隨著電解槽容量的不斷擴(kuò)大，槽壽命問題就更加 突出。缺乏先進(jìn)的生產(chǎn)操作技術(shù)，作業(yè)成本高。中國3

6、00KA級(jí)的特大型預(yù)焙鋁電解槽投入工業(yè)應(yīng)用的時(shí)間短。又不能完全照搬以前在大型預(yù)焙槽上的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)（這些經(jīng)驗(yàn)也有很大局限性）。焙燒啟動(dòng)過程中電流分 布不均的問題更突岀且焙燒啟動(dòng)過程中的能耗大；投入運(yùn)行后電解槽的場（電場、磁場、流場）容易波 動(dòng)，熱平衡的維持較困難；槽電阻極易受外界的干擾而波動(dòng)，陽極效應(yīng)發(fā)生后熄滅困難，且由于電解槽 的慣性大，一旦岀現(xiàn)槽況波動(dòng)或槽況異常現(xiàn)象，很難快速恢復(fù)正常。就中國電解鋁整體生產(chǎn)狀態(tài)而言，能源綜合利用效率要比國際先進(jìn)水平低15%左右，主要表現(xiàn)在：電流效率相差2-3個(gè)百分點(diǎn)；噸鋁電耗相差300-800Kwh ;電解鋁用陽極生產(chǎn)過程能耗相差3Gj/t左右；電解鋁陽極消耗相

7、差 30-60Kg （折合標(biāo)準(zhǔn)煤約 75-150Kg ）;電槽槽壽命相差 1000天左右；陽極效應(yīng)系數(shù)國 際先進(jìn)為次/天.槽以下，中國最好水平在次/天.槽左右。中國電解鋁行業(yè)從 2002年開始，電解鋁產(chǎn)量開始過剩，受下游行業(yè)需求下降影響，中國2008年電解鋁過剩預(yù)計(jì)達(dá)到50萬噸。電解鋁需求增速放緩，受影響，來自和的需求增速大幅下滑，而來自于電力設(shè) 備行業(yè)的需求仍保持快速增長，對(duì)電解鋁的需求量保持穩(wěn)定，2008年電解鋁需求增速在 10%左右。中國土礦資源稀缺，產(chǎn)能擴(kuò)張不可持續(xù)。中國礦稀缺，鋁礦資源只能維持10年，中國的資源不可能再支撐電解鋁行業(yè)年均 20%左右的擴(kuò)張速度。電解鋁的生產(chǎn)成本價(jià)在15

8、000元/噸-17500元/噸，而電解鋁的價(jià)格僅為13400元/噸，行業(yè)虧損嚴(yán)重。原料進(jìn)一步下跌，中國電解鋁企業(yè)的平均生產(chǎn)本也在15000元左右，因此鋁價(jià)大幅下跌的可能性很小。2009年6月份左右鋁價(jià)有可能回到15000元/噸。電解鋁-供應(yīng)狀況電解鋁用途廣泛全球電解鋁產(chǎn)量平穩(wěn)增長，增產(chǎn)動(dòng)力依然來自于中國。2005年世界電解鋁產(chǎn)量 3191萬噸，同比增長了 %其中中國產(chǎn)量 767萬噸，同比增長了 % 2006年全球電解鋁產(chǎn)量達(dá)到3380萬噸。6月份全球（不包括中國）萬噸，較5月份日均產(chǎn)量增長了700噸，環(huán)比增長。6月份國內(nèi)電解鋁產(chǎn)量萬噸，日均產(chǎn)量電解鋁產(chǎn)量萬噸，較五月份日平均產(chǎn)量增長了1975噸

9、，環(huán)比增長。中國依然是全球電解鋁增產(chǎn)的主動(dòng)力，由于中國產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比重高到%中國產(chǎn)量的變化趨勢對(duì)全球電解鋁供應(yīng)起到了決定性的作用。中國電解鋁行業(yè)發(fā)展的狀況決定中國國內(nèi)電解鋁供應(yīng)一直較為充裕，2005年電解鋁平均產(chǎn)能 1070萬噸，產(chǎn)能利用率75%從6月份國內(nèi)數(shù)據(jù)看，中國的產(chǎn)能已經(jīng)得到了一定程度的釋放。中國建電解鋁項(xiàng)目11個(gè)，建設(shè)總能力112萬噸，尚有10個(gè)擬建電解鋁項(xiàng)目， 總能力140萬噸。2006年電解鋁生產(chǎn)能力達(dá)1160萬噸，2007年達(dá)1250萬噸。電解鋁建設(shè)工藝簡單技術(shù)含量低建設(shè)周期短，有充足資金投入，從開工到 建成投產(chǎn)僅需要了 9個(gè)月。電解鋁上游行業(yè)產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)鏈向電解鋁行

10、業(yè)延伸，成為電解鋁產(chǎn)能增長的主要?jiǎng)恿?。電解鋁行 業(yè)所處的成長發(fā)展階段決定了產(chǎn)量增長是主基調(diào)，電解鋁企業(yè)競爭，重組購并，不斷擴(kuò)張，行業(yè)集中度 提高，也將推動(dòng)產(chǎn)能的增長。電解鋁行業(yè)的購買方即鋁消費(fèi)商，在中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國城市化進(jìn) 程中基礎(chǔ)設(shè)施、公共事業(yè)、住房和汽車等消費(fèi)品，極大地帶動(dòng)中國電解鋁消費(fèi)需求。電解鋁行業(yè)處于高 速發(fā)展成長期階段，行業(yè)優(yōu)勝劣汰，行業(yè)集中度不斷提升。2003年至電解鋁總產(chǎn)量從 554萬噸上升至767萬噸，增產(chǎn)213萬噸，其中僅中國十大實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)91萬噸。生產(chǎn)廠家從 141家減少至95家，單個(gè)廠家平均生產(chǎn)規(guī)模從的萬噸上升至2005年8萬噸。電解鋁節(jié)能生產(chǎn)有了新思路找準(zhǔn)節(jié)能方

11、向近年來，我國的行業(yè)飛速發(fā)展，取得了不俗的成績，預(yù)計(jì)2011年中國產(chǎn)能將達(dá)到萬噸，成 為世界最大的產(chǎn)鋁大國。但是我國工業(yè)與國外先進(jìn)工業(yè)，在過熱度、電流效率、槽壽命等方面仍有著明顯差距。改變這種狀況的直接有效手段，是對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，這是提高電流效率、實(shí)現(xiàn)電解節(jié)能生產(chǎn)的直接方向。國內(nèi)與國外電解生產(chǎn)工藝的對(duì)比如下表所示。通過上面的表格不難看岀，生產(chǎn)工藝的差異是造成我國工業(yè)落后于國際先進(jìn)水平的重要原因之一。國內(nèi)各廠都以電解質(zhì)分子比作為控制溫度的首要因素。以分子比為控制依據(jù)，通過調(diào)整物料添加間隔,將電解溫度控制在一個(gè)穩(wěn)定值附近。但是，在調(diào)整溫度穩(wěn)定的過程中，的過熱度是在隨著槽溫升降不 斷變化的。

12、 經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明 , 在工業(yè)上 , 當(dāng)過熱度恒定時(shí) , 電解溫度的高低對(duì)電流效率幾乎沒有什么影響電流效率更依賴于過熱度。使用分子比作為控制依據(jù) , 這種工藝體系存在一定弊端。 首先,受到電解質(zhì)成分復(fù)雜的影響 , 分子比的測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性無法保證 ,誤差甚至達(dá)到 5%;其次 ,在控 制過程中 ,將分子比換算后得到初晶溫度 ,容易引入人為誤差 ,造成初晶溫度值不準(zhǔn)確 ; 最后,為了保證穩(wěn) 定運(yùn)行 ,槽溫（電解質(zhì)溫度 ）依據(jù)不準(zhǔn)確的分子比數(shù)據(jù)進(jìn)行控制, 數(shù)據(jù)間偏析較大。 基于初晶溫度來控制過熱度的生產(chǎn)工藝研究 ,將對(duì)電解生產(chǎn)帶來革命性的意義。 以鋁電解質(zhì)初晶溫度為主要指標(biāo) , 通過初晶溫度 來調(diào)整物料

13、平衡、能量平衡，來控制過熱度在 810C ,可以提高電流效率到1個(gè)百分點(diǎn)，降低噸鋁電耗，穩(wěn)定槽況 , 具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在當(dāng)前生產(chǎn)條件下, 需要改進(jìn)電解工藝和化驗(yàn)分析體系 , 以電解質(zhì)初晶溫度作為生產(chǎn)控制過程中的核心參數(shù)。新舊工藝體系的對(duì)比如圖所示。北京核心動(dòng)力科技有限公司推出的自動(dòng)初晶溫度測量設(shè)備, 與以往通過測量分子比計(jì)算初晶溫度再控制溫度的方法相比 , 通過直接測量電解質(zhì)的初晶溫度來控制過熱度 , 簡化了測量步驟 , 減少了測量環(huán)節(jié) 降低了測量過程中引入的誤差。與傳統(tǒng)工藝體系結(jié)構(gòu)相比, 以初晶溫度為核心的工藝體系更直觀、更清晰。通過實(shí)測初晶溫度數(shù)據(jù)可以得到真實(shí)過熱度 , 以初晶溫度來控制過熱度 , 可以消除傳統(tǒng)工藝體