鋁電解基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)全解電子教案

1、鋁電解基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)全解原子序數(shù)13相對(duì)摩爾量26.98154原子價(jià)（通常）+3密度g/32.3（660）2.699（20）比熱J/g.0.9（20）熔點(diǎn)（）659沸點(diǎn)（）2467熔化熱（J/g）386.6導(dǎo)熱系數(shù)（J/S）2.08（20固態(tài)）2.18（200固態(tài)）導(dǎo)電系數(shù)（104-1-1）3637(20)體積增長(zhǎng)率（%）6.5（由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)）平均線膨脹率（10-6/）24（20100）線平均收縮系數(shù)（%）1.71.8（65020）電化當(dāng)量（g/Ah）0.3356 （Ah/ g）2.980 鋁是一種氧化傾向極為強(qiáng)烈的金屬，所以自然界中很少有以游離狀態(tài)出現(xiàn)的鋁。鋁與空氣中的氧結(jié)合生成一層致密牢固

2、的氧化鋁薄膜，覆蓋在鋁的表面上，這一層氧化鋁薄膜阻止了鋁的進(jìn)一步氧化，提高了鋁的抗腐蝕能力。 鋁是當(dāng)今電力、冶金、輕工、化工，航空航天、機(jī)械、建筑、食品、工藝裝飾等行業(yè)不可缺少的重要材料。同時(shí)，隨著鋁質(zhì)材料性能的不斷開發(fā)，其運(yùn)用空間還在不斷拓展。 圖圖1-11-1全世界原鋁年產(chǎn)量增長(zhǎng)曲線全世界原鋁年產(chǎn)量增長(zhǎng)曲線 金屬鋁最早是用化學(xué)法制取的 。1825年丹麥奧斯特用鉀汞齊還原無(wú)水氯化鋁，得到銀色粉末； 1854年德國(guó)維勒用氯化鋁氣體通過(guò)熔融鉀的表面，得到了金屬鋁珠；1854年法國(guó)德維斯用鈉代替鉀還原NaCl-AlCl3絡(luò)合鹽，制取金屬鋁。 電解法煉鋁起源于電解法煉鋁起源于18541854年年。當(dāng)

3、時(shí)德國(guó)本生和法國(guó)德維。當(dāng)時(shí)德國(guó)本生和法國(guó)德維斯分別通過(guò)電解氯化鋁斯分別通過(guò)電解氯化鋁- -氯化鈉絡(luò)鹽，得到金屬鋁。氯化鈉絡(luò)鹽，得到金屬鋁。但在那時(shí)所用的是蓄電池，故無(wú)法擴(kuò)大試驗(yàn)。直至但在那時(shí)所用的是蓄電池，故無(wú)法擴(kuò)大試驗(yàn)。直至18671867年年發(fā)明了發(fā)電機(jī)，并在發(fā)明了發(fā)電機(jī)，并在18801880年年加以改進(jìn)后，才使加以改進(jìn)后，才使電解法可以用于生產(chǎn)。電解法可以用于生產(chǎn)。 18861886年年美國(guó)美國(guó)霍爾霍爾和法國(guó)的和法國(guó)的埃魯埃魯，通過(guò)實(shí)驗(yàn)不約而同地申請(qǐng)了冰晶通過(guò)實(shí)驗(yàn)不約而同地申請(qǐng)了冰晶石石氧化鋁融鹽電解法煉鋁的專利，氧化鋁融鹽電解法煉鋁的專利，得到批準(zhǔn)。這就是通常所說(shuō)的得到批準(zhǔn)。這就是通常

4、所說(shuō)的霍爾霍爾- -埃魯法埃魯法。也是一百多年來(lái)工業(yè)煉。也是一百多年來(lái)工業(yè)煉鋁的唯一方法。與化學(xué)法相比，電鋁的唯一方法。與化學(xué)法相比，電解法成本比較低，且產(chǎn)品質(zhì)量好，解法成本比較低，且產(chǎn)品質(zhì)量好，故被各國(guó)相繼采用，并沿用至今故被各國(guó)相繼采用，并沿用至今。鋁導(dǎo)桿鋁導(dǎo)桿槽殼槽殼立柱母線立柱母線銜銜 架架小合卡具小合卡具陽(yáng)極陽(yáng)極打殼機(jī)構(gòu)打殼機(jī)構(gòu)排煙管排煙管提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)槽眉板槽眉板短路口短路口極上覆蓋料極上覆蓋料 電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：從傳統(tǒng)電解質(zhì)轉(zhuǎn)變成改良電解質(zhì)和電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：從傳統(tǒng)電解質(zhì)轉(zhuǎn)變成改良電解質(zhì)和低分子比電解質(zhì)，已證實(shí)顯著提高電流效率，提高了生產(chǎn)能力。低分子比電解質(zhì)，已證實(shí)顯著提高電流

5、效率，提高了生產(chǎn)能力。 添加氧化鋁的技術(shù)：改進(jìn)的電解槽引進(jìn)了點(diǎn)式下料和控添加氧化鋁的技術(shù)：改進(jìn)的電解槽引進(jìn)了點(diǎn)式下料和控制技術(shù)。制技術(shù)。 計(jì)算機(jī)已被廣泛的運(yùn)用在鋁電解生產(chǎn)控制中。電解槽的計(jì)算機(jī)已被廣泛的運(yùn)用在鋁電解生產(chǎn)控制中。電解槽的各項(xiàng)生產(chǎn)操作，例如氧化鋁添加、更換預(yù)焙陽(yáng)極和出鋁等，都各項(xiàng)生產(chǎn)操作，例如氧化鋁添加、更換預(yù)焙陽(yáng)極和出鋁等，都實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化和機(jī)械化。實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化和機(jī)械化。 改進(jìn)了煙氣排放控制，現(xiàn)代鋁工業(yè)中的環(huán)境保護(hù)已經(jīng)有改進(jìn)了煙氣排放控制，現(xiàn)代鋁工業(yè)中的環(huán)境保護(hù)已經(jīng)有了很大改進(jìn)。了很大改進(jìn)。 由于改進(jìn)了陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量，現(xiàn)在陽(yáng)極凈耗量大約在由于改進(jìn)了陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量，現(xiàn)

6、在陽(yáng)極凈耗量大約在400kg/t-Al400kg/t-Al左右，部份電解槽的壽命達(dá)到左右，部份電解槽的壽命達(dá)到30003000天以上。天以上。 對(duì)電解槽磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算和改進(jìn)，使得鋁電解槽的磁對(duì)電解槽磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算和改進(jìn)，使得鋁電解槽的磁場(chǎng)有了更好的平衡，這是建造大容量電解槽的一個(gè)基本前提。場(chǎng)有了更好的平衡，這是建造大容量電解槽的一個(gè)基本前提。 現(xiàn)代鋁工業(yè)發(fā)展現(xiàn)代鋁工業(yè)發(fā)展 現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，普遍采用現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，普遍采用冰晶石冰晶石-氧化氧化鋁融鹽鋁融鹽電解法。主要生產(chǎn)設(shè)備是電解槽。電解法。主要生產(chǎn)設(shè)備是電解槽。鋁電解原理：以冰晶石鋁電解原理：以冰晶石-氧化鋁熔體為電氧化鋁熔體為電解質(zhì)，炭

7、素材料為兩極，強(qiáng)大的直流電由陽(yáng)解質(zhì)，炭素材料為兩極，強(qiáng)大的直流電由陽(yáng)極導(dǎo)入，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)與鋁液層從陰極導(dǎo)出，極導(dǎo)入，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)與鋁液層從陰極導(dǎo)出，在兩極間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使電解質(zhì)中的鋁在兩極間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使電解質(zhì)中的鋁離子從陰極上得到電子而析出得到鋁液，氧離子從陰極上得到電子而析出得到鋁液，氧離子則在陽(yáng)極上放電生成一氧化炭、二氧化離子則在陽(yáng)極上放電生成一氧化炭、二氧化碳混合氣體的過(guò)程。碳混合氣體的過(guò)程。 鋁電解槽鋁電解槽氧化鋁氟化鹽預(yù)焙陽(yáng)極組預(yù)焙陽(yáng)極組供電機(jī)組直流電外部電源干法凈化電解煙氣載氟氧化鋁凈化后煙氣排空排空陰極鋁液真空抬包鋁液保持爐鋁液鑄錠產(chǎn)品交庫(kù)氧化鋁投放 現(xiàn)代鋁工業(yè)中原鋁的生產(chǎn)

8、，主要采用冰晶石現(xiàn)代鋁工業(yè)中原鋁的生產(chǎn)，主要采用冰晶石氧化鋁融鹽氧化鋁融鹽電解法。直流電通入電解槽，在陰極和陽(yáng)極上發(fā)生電化學(xué)反電解法。直流電通入電解槽，在陰極和陽(yáng)極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。應(yīng)的過(guò)程。 電解的產(chǎn)物，電解的產(chǎn)物，陰極上是液體鋁陰極上是液體鋁，陽(yáng)極上是陽(yáng)極上是COCO2 2（約（約75%75%80%80%）和）和COCO（約（約20%20%25%25%）。在工業(yè)電解槽中，電解質(zhì)通常由。在工業(yè)電解槽中，電解質(zhì)通常由95%95%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）冰晶石與（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）冰晶石與5%5%氧化鋁組成，電解溫度氧化鋁組成，電解溫度為為945945960960。電解液的密度。電解液的密度約

9、為約為2.1g/c2.1g/c，鋁液密度，鋁液密度為為2.3 2.3 g/cg/c，兩者因密度差而上下分層。，兩者因密度差而上下分層。 鋁液用真空抬包抽出后，經(jīng)過(guò)凈化和過(guò)濾，澆鑄成商品鋁液用真空抬包抽出后，經(jīng)過(guò)凈化和過(guò)濾，澆鑄成商品鋁錠，其純度可達(dá)到鋁錠，其純度可達(dá)到99.5%99.5%99.8%99.8%。陽(yáng)極氣體中還含有少量。陽(yáng)極氣體中還含有少量的有害的氟化物、瀝青煙、固體粉塵和二氧化硫。廢氣凈化的有害的氟化物、瀝青煙、固體粉塵和二氧化硫。廢氣凈化后，廢氣排入大氣，回收的氟化物返回電解槽內(nèi)。后，廢氣排入大氣，回收的氟化物返回電解槽內(nèi)。 氧化鋁加料(輸送車間)陽(yáng)極運(yùn)輸(車隊(duì))鋁液運(yùn)輸(車隊(duì))

10、鋁液鑄錠(鑄造車間)直流電流(動(dòng)力車間)預(yù)焙陽(yáng)極(陽(yáng)極車間)過(guò)程自動(dòng)控制(計(jì)算機(jī)車間)電解煙氣凈化(輸送車間)設(shè)備檢修(檢修車間)電解槽控制與維護(hù)(電解車間)原鋁、成品鋁分析流程檢查(質(zhì)量管理部)全公司動(dòng)力(動(dòng)力車間)在在20世紀(jì)世紀(jì)20年代，年代，挪威開始使用側(cè)棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽槽型，挪威開始使用側(cè)棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽槽型，槽容量隨之?dāng)U大，電流強(qiáng)度到槽容量隨之?dāng)U大，電流強(qiáng)度到2.5KA，電流效率約，電流效率約80%，公斤，公斤鋁電耗鋁電耗20kwh，這種型式的鋁電解槽很快在全世界范圍推廣使，這種型式的鋁電解槽很快在全世界范圍推廣使用，槽容量也增大到用，槽容量也增大到135KA。由于側(cè)插自焙陽(yáng)極

11、鋁電解槽的電流分布不均勻，陽(yáng)極操作復(fù)由于側(cè)插自焙陽(yáng)極鋁電解槽的電流分布不均勻，陽(yáng)極操作復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。雜，不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。在在20世紀(jì)世紀(jì)40年代，年代，法國(guó)成功研制出上插法國(guó)成功研制出上插自焙陽(yáng)極鋁電解槽，這種槽型在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上增設(shè)了集氣罩，用自焙陽(yáng)極鋁電解槽，這種槽型在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上增設(shè)了集氣罩，用以收集陽(yáng)極氣體，提高了煙氣中氟的濃度，使煙氣易于凈化和以收集陽(yáng)極氣體，提高了煙氣中氟的濃度，使煙氣易于凈化和易于氟的回收，最大電流強(qiáng)度達(dá)到了易于氟的回收，最大電流強(qiáng)度達(dá)到了150-160KA。由于世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格；碳素生產(chǎn)技術(shù)日益由于世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格；碳素生產(chǎn)技術(shù)日益

12、發(fā)展，成功制造出大規(guī)格預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K；同時(shí)，隨著氧化鋁產(chǎn)發(fā)展，成功制造出大規(guī)格預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K；同時(shí)，隨著氧化鋁產(chǎn)量的日益增長(zhǎng)，量的日益增長(zhǎng)，在在20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代開始開發(fā)運(yùn)用大型預(yù)焙陽(yáng)極電開始開發(fā)運(yùn)用大型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽，槽中央部位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下料，電流強(qiáng)度達(dá)到了解槽，槽中央部位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下料，電流強(qiáng)度達(dá)到了230-350KA以上，電流效率以上，電流效率94%-95%，公斤鋁電耗達(dá)到，公斤鋁電耗達(dá)到13 kwh. 工業(yè)鋁電解槽槽型有：工業(yè)鋁電解槽槽型有： 側(cè)插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽；側(cè)插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽； 上插棒自焙鋁電解槽；上插棒自焙鋁電解槽； 預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽；（連續(xù)、間斷）預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽；（連

13、續(xù)、間斷） 三者各具特點(diǎn)。三者各具特點(diǎn)。 自焙陽(yáng)極鋁電解槽自焙陽(yáng)極鋁電解槽 鋁電解自焙陽(yáng)極槽。生產(chǎn)中，根據(jù)其陽(yáng)極消耗情況，定期地從上部添加陽(yáng)極糊；利用電解槽運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，將新加入的陽(yáng)極糊焙燒成為堅(jiān)實(shí)的固體陽(yáng)極。陽(yáng)極因此能連續(xù)使用，這正好與電解的連續(xù)過(guò)程相適應(yīng)。但自焙槽在運(yùn)行中，焙燒陽(yáng)極時(shí)散發(fā)出有害的瀝青煙氣，它的回收又較為困難，凈化費(fèi)用較高，造成的污染較嚴(yán)重。“二次陽(yáng)極”質(zhì)量問(wèn)題在技術(shù)上解決困難，陽(yáng)極發(fā)生病變的概率高，造成指標(biāo)不理想。 預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽。預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽。使用預(yù)先焙燒過(guò)使用預(yù)先焙燒過(guò)的陽(yáng)極，待陽(yáng)極消耗到一定高度時(shí)要進(jìn)行的陽(yáng)極，待陽(yáng)極消耗到一定高度時(shí)要進(jìn)行更換，把舊極取出換上新

14、極。更換，把舊極取出換上新極。因此陽(yáng)極不因此陽(yáng)極不能連續(xù)使用，還會(huì)產(chǎn)生殘極，而且更換陽(yáng)能連續(xù)使用，還會(huì)產(chǎn)生殘極，而且更換陽(yáng)極的過(guò)程會(huì)給鋁電解生產(chǎn)造成較大的波動(dòng)極的過(guò)程會(huì)給鋁電解生產(chǎn)造成較大的波動(dòng)和影響。預(yù)焙陽(yáng)極在生產(chǎn)過(guò)程中瀝青煙氣和影響。預(yù)焙陽(yáng)極在生產(chǎn)過(guò)程中瀝青煙氣已進(jìn)行凈化處理，因而不會(huì)給廠房?jī)?nèi)環(huán)境已進(jìn)行凈化處理，因而不會(huì)給廠房?jī)?nèi)環(huán)境造成影響。造成影響。 圖16 連續(xù)式預(yù)焙陽(yáng)極電解槽簡(jiǎn)圖1陽(yáng)極炭塊 2陽(yáng)極棒 3陽(yáng)極母線 4槽殼5陽(yáng)極炭塊接縫 6陰極炭塊 7陰極棒 8保溫層 就機(jī)械化和自動(dòng)化程度而論:以預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽的機(jī)械化和自動(dòng)化程度最高，特別是中部下料的預(yù)焙陽(yáng)極電解槽。上插棒自焙陽(yáng)極鋁電

15、解槽次之。側(cè)插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽最低。 各種類型的電解槽,產(chǎn)生電極電壓高低的順序?yàn)椋荷喜灏糇员宏?yáng)極鋁電解槽最高，側(cè)插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽居中，預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽最低 。 從投資來(lái)看:預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽的上部結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極裝置比較簡(jiǎn)單，電解槽本身造價(jià)較低，但制造預(yù)焙陽(yáng)極需要額外的陽(yáng)極成型、陽(yáng)極焙燒和陽(yáng)極組裝等一整套設(shè)備，從而增加的投資較多，這一般適于大型鋁電解廠。上插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽上部機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，投資較高，側(cè)插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽投資則相對(duì)低些。 按電解槽容量而言:預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽容量最大，上插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽次之，側(cè)插棒自焙陽(yáng)極鋁電解槽最小。 在現(xiàn)代鋁電解工業(yè)中，由于，中部加在現(xiàn)代鋁電解工業(yè)中，由

16、于，中部加料的預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽，在電解過(guò)程中無(wú)料的預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽，在電解過(guò)程中無(wú)瀝青煙害產(chǎn)生，密閉程度高，煙氣收集和瀝青煙害產(chǎn)生，密閉程度高，煙氣收集和凈化率好，環(huán)保效應(yīng)較高，陽(yáng)極電壓降低，凈化率好，環(huán)保效應(yīng)較高，陽(yáng)極電壓降低，操作機(jī)械化，自動(dòng)化程度高，適于電子計(jì)操作機(jī)械化，自動(dòng)化程度高，適于電子計(jì)算機(jī)控制管理，因而被廣為采用。算機(jī)控制管理，因而被廣為采用。而中小而中小型鋁廠采用自焙陽(yáng)極電解槽組織生產(chǎn)，給型鋁廠采用自焙陽(yáng)極電解槽組織生產(chǎn)，給社會(huì)帶來(lái)的資源浪費(fèi)和環(huán)保負(fù)擔(dān)，正迫使社會(huì)帶來(lái)的資源浪費(fèi)和環(huán)保負(fù)擔(dān)，正迫使企業(yè)面臨強(qiáng)制改造和關(guān)閉的壓力。企業(yè)面臨強(qiáng)制改造和關(guān)閉的壓力。 、縱向排列：、縱向排

17、列：+-供電車間供電車間一般用于100KA以下容量的電解系列、橫向排列：、橫向排列：+-供電車間供電車間一般用于160KA以上容量的大型預(yù)焙電解系列電解槽上部機(jī)構(gòu)就位電解槽上部機(jī)構(gòu)就位螺旋起重機(jī)螺旋起重機(jī)一、一、 溶質(zhì)溶質(zhì)氧化鋁氧化鋁氧化鋁氧化鋁是鋁電解的主要原料。鋁電解對(duì)氧化鋁的要是鋁電解的主要原料。鋁電解對(duì)氧化鋁的要求，首先是它的化學(xué)純度，其次是物理性能。求，首先是它的化學(xué)純度，其次是物理性能。在化學(xué)純度方面，要求氧化鋁中雜質(zhì)和水分的含量在化學(xué)純度方面，要求氧化鋁中雜質(zhì)和水分的含量低。因?yàn)檠趸X中那些電位正于鋁的元素的氧化物，低。因?yàn)檠趸X中那些電位正于鋁的元素的氧化物，如如SiOSiO2

18、 2、FeFe2 2O O3 3、等。在電解過(guò)程中會(huì)被鋁還原，還原、等。在電解過(guò)程中會(huì)被鋁還原，還原出來(lái)的出來(lái)的SiSi和和FeFe進(jìn)入鋁中，從而降低鋁的品位；而那些進(jìn)入鋁中，從而降低鋁的品位；而那些電位負(fù)于鋁的元素的氧化物雜質(zhì)，如電位負(fù)于鋁的元素的氧化物雜質(zhì)，如NaNa2 2O O和和CaOCaO會(huì)分解會(huì)分解冰晶石，還會(huì)增加鋁液中的氫含量。其它雜質(zhì)，如冰晶石，還會(huì)增加鋁液中的氫含量。其它雜質(zhì)，如P P2 2O O5 5、TiOTiO2 2、V V2 2O O5 5、CrCr2 2O O3 3等都會(huì)影響電流效率。等都會(huì)影響電流效率。 工業(yè)氧化鋁的物理性能，對(duì)于保證電解過(guò)工業(yè)氧化鋁的物理性能，對(duì)

19、于保證電解過(guò)程正常進(jìn)行是很重要的。通常要求它具有較程正常進(jìn)行是很重要的。通常要求它具有較小的吸水性，能夠較快地溶解在熔融電解質(zhì)小的吸水性，能夠較快地溶解在熔融電解質(zhì)里，在加料時(shí)飛揚(yáng)損失少，并能夠嚴(yán)密地覆里，在加料時(shí)飛揚(yáng)損失少，并能夠嚴(yán)密地覆蓋在碳陽(yáng)極上以防止陽(yáng)極在空氣中氧化，同蓋在碳陽(yáng)極上以防止陽(yáng)極在空氣中氧化，同時(shí)在凝固的電解質(zhì)結(jié)殼表面上起良好的保溫時(shí)在凝固的電解質(zhì)結(jié)殼表面上起良好的保溫作用。這些物理性能取決于氧化鋁晶格的晶作用。這些物理性能取決于氧化鋁晶格的晶型、粒度和幾何形狀。氧化鋁分：砂狀、粉型、粒度和幾何形狀。氧化鋁分：砂狀、粉狀和中間狀，其安息角分別為狀和中間狀，其安息角分別為30

20、303535，4545和和36364444。 增加氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)槽上料箱天車料箱天車加料系統(tǒng)新鮮氧化鋁+渣殼載氟氧化鋁氧化鋁+渣殼+結(jié)殼塊+臟料人工添加轉(zhuǎn)變成鋁換極帶走漏到樓下飛揚(yáng)損失氧化鋁輸送過(guò)程損失純度損失槽極上、加工面及槽內(nèi)鋪底凈化系統(tǒng)損失結(jié)殼塊氧化鋁粉槽極上、加工面及槽內(nèi)鋪底會(huì)發(fā)生變化減少過(guò)磅、水份損失？（41kg）（2.124%）與理論比與理論比97.88%5.34%回收95%，損失：5kg。（0.26%）純度98.6%，損失：27kg。換極60kg回收95%，損失：3kg。（0.16%）其它損失總和：其它損失總和：6kg。（0.31%）生產(chǎn)1噸鋁氧化鋁的實(shí)際消耗情況序號(hào)項(xiàng)目氧

21、化鋁的理論需求Kg占計(jì)劃數(shù)的百分比%按回收鋁95%計(jì)損失Kg占總數(shù)的百分比%備注1反應(yīng)生成鋁188997.88/按化學(xué)反應(yīng)式計(jì)算2陽(yáng)極交換帶走1035.3450.26以1塊極帶走150kg.電流238KA.電流效率90%計(jì)，每生產(chǎn)1噸鋁需要氧化鋁：150*32/27/（238*0.9*0.3355*24）/1000=1033漏到樓下603.1130.16實(shí)際每換1塊極漏到樓下90kg,同理計(jì)算，每生產(chǎn)1噸鋁漏下樓的氧化鋁數(shù)。4氧化鋁純度損失271.4按照氧化鋁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)品氧化鋁含量98.6%以上計(jì)。1930*98.6%=275其他損失60.31包括輸送損失、凈化系統(tǒng)損失、飛揚(yáng)損失等。6正常

22、加工漏料10.740.56換出的殘極覆蓋料增加（10塊增加500kg)7增減覆蓋料厚度10.740.56以增加1cm覆蓋料厚度多加500kg，折氧化鋁噸耗增加：500/27*（238*0.9*0.3355*24）/1000=10.748增減出鋁190.98以增加100kg鋁，折氧化鋁噸耗增加：19kg.二、二、 熔劑熔劑氟化鹽氟化鹽鋁電解生產(chǎn)用的主要溶劑是冰晶石，氧化鋁能夠溶解在冰晶石鋁電解生產(chǎn)用的主要溶劑是冰晶石，氧化鋁能夠溶解在冰晶石中，在中，在962962時(shí)約能溶解時(shí)約能溶解11%11%的氧化鋁。另外還有氟化鋁、氟化的氧化鋁。另外還有氟化鋁、氟化鈣、氟化鎂、氟化鋰。鈣、氟化鎂、氟化鋰。

23、冰晶石冰晶石氧化鋁能夠溶解在熔融冰晶石里，構(gòu)成的冰晶石氧化鋁能夠溶解在熔融冰晶石里，構(gòu)成的冰晶石氧化鋁這種電解質(zhì)基氧化鋁這種電解質(zhì)基本能夠滿足鋁電解的需要：本能夠滿足鋁電解的需要：首先純冰晶石里不含有電位順序比鋁更正電性的金屬雜質(zhì)，因而可以保首先純冰晶石里不含有電位順序比鋁更正電性的金屬雜質(zhì)，因而可以保證產(chǎn)品鋁的質(zhì)量。證產(chǎn)品鋁的質(zhì)量。其次，熔融冰晶石能夠較好地溶解氧化鋁，而且所構(gòu)成的冰晶石其次，熔融冰晶石能夠較好地溶解氧化鋁，而且所構(gòu)成的冰晶石氧化氧化鋁溶液可以在冰晶石的熔點(diǎn)鋁溶液可以在冰晶石的熔點(diǎn)10081008以下進(jìn)行電解。以下進(jìn)行電解。第三，在此電解溫度之下，冰晶石第三，在此電解溫度之下

24、，冰晶石氧化鋁溶液的密度比鋁液的密度小氧化鋁溶液的密度比鋁液的密度小10%10%，因此電解出來(lái)的鋁液能沉積在電解質(zhì)液下的陰極上，這就能夠減少，因此電解出來(lái)的鋁液能沉積在電解質(zhì)液下的陰極上，這就能夠減少鋁的氧化損失，而且更為重要的是可以大大簡(jiǎn)化電解槽的結(jié)構(gòu)。鋁的氧化損失，而且更為重要的是可以大大簡(jiǎn)化電解槽的結(jié)構(gòu)。第四，這種電解質(zhì)具有相當(dāng)良好的導(dǎo)電性。此外，冰晶石第四，這種電解質(zhì)具有相當(dāng)良好的導(dǎo)電性。此外，冰晶石氧化鋁溶液氧化鋁溶液基本上不吸水，在電解溫度下它的蒸汽壓不高，這就能保證電解質(zhì)成份相基本上不吸水，在電解溫度下它的蒸汽壓不高，這就能保證電解質(zhì)成份相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)穩(wěn)定。 氟化鋁氟化鋁 氟化鋁可

25、用來(lái)降低電解質(zhì)分子比，改善電解質(zhì)氟化鋁可用來(lái)降低電解質(zhì)分子比，改善電解質(zhì)性質(zhì)，目前在鋁工業(yè)上得到廣泛運(yùn)用。作為冰晶石性質(zhì)，目前在鋁工業(yè)上得到廣泛運(yùn)用。作為冰晶石氧化鋁溶液的一種添加劑，它既可以彌補(bǔ)電解質(zhì)氧化鋁溶液的一種添加劑，它既可以彌補(bǔ)電解質(zhì)中氟化鋁的損失，又可以降低電解質(zhì)的分子比，降中氟化鋁的損失，又可以降低電解質(zhì)的分子比，降低電解質(zhì)溫度。工業(yè)氟化鋁是一種白色粉末，其粒低電解質(zhì)溫度。工業(yè)氟化鋁是一種白色粉末，其粒度比氧化鋁稍大，不粘手。它在常壓下加熱時(shí)不熔度比氧化鋁稍大，不粘手。它在常壓下加熱時(shí)不熔化，但在高溫下升華（不經(jīng)過(guò)液態(tài)直接氣化），化，但在高溫下升華（不經(jīng)過(guò)液態(tài)直接氣化），1200

26、1200時(shí)蒸汽壓達(dá)到時(shí)蒸汽壓達(dá)到760760毫米。毫米。 三、導(dǎo)電介質(zhì)三、導(dǎo)電介質(zhì)預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K組預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K組瀝青石油焦瀝青焦殘極破碎煅燒中碎篩分中粒料破碎粗粒料清理中碎篩分粗粒料中粒料貯倉(cāng)貯倉(cāng)貯倉(cāng)貯倉(cāng)貯倉(cāng)細(xì)粉碎細(xì)粉料定量給料（配料）預(yù)熱連續(xù)混捏（兩段）計(jì)量振動(dòng)成型生碳?jí)K焙燒清理陽(yáng)極組裝預(yù)焙陽(yáng)預(yù)焙陽(yáng)極組極組熔化靜置泵循環(huán)水池循環(huán)水池外部高壓電源外部高壓電源室內(nèi)開關(guān)站室內(nèi)開關(guān)站主控樓主控樓整流機(jī)組、動(dòng)力室整流機(jī)組、動(dòng)力室露天變壓器室露天變壓器室電解二廠房電解二廠房電解三廠房電解三廠房供電平面配置圖供電平面配置圖強(qiáng)大的直流電送往強(qiáng)大的直流電送往240KA電解系列電解系列陽(yáng)極交換作業(yè)；陽(yáng)極交換作業(yè)；

27、出鋁作業(yè)；出鋁作業(yè)；熄滅陽(yáng)極效應(yīng)作業(yè)；熄滅陽(yáng)極效應(yīng)作業(yè)；抬母線作業(yè)；抬母線作業(yè)；各種測(cè)量，數(shù)據(jù)收集作業(yè)；各種測(cè)量，數(shù)據(jù)收集作業(yè)；對(duì)電解槽的巡視、檢查作業(yè)；對(duì)電解槽的巡視、檢查作業(yè)；打撈碳渣作業(yè)；打撈碳渣作業(yè)；局部扎邊部作業(yè)。局部扎邊部作業(yè)。 在鋁電解生產(chǎn)中，衡量生產(chǎn)效果優(yōu)劣的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指在鋁電解生產(chǎn)中，衡量生產(chǎn)效果優(yōu)劣的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)通常有：產(chǎn)量、電流效率、直流電耗、質(zhì)量、原材料標(biāo)通常有：產(chǎn)量、電流效率、直流電耗、質(zhì)量、原材料及能源消耗。它們是鋁生產(chǎn)成本的決定性因素。及能源消耗。它們是鋁生產(chǎn)成本的決定性因素。一、一、 原鋁產(chǎn)量原鋁產(chǎn)量 電解槽系列鋁產(chǎn)量是指電解條件下所生產(chǎn)的原鋁量。鋁產(chǎn)電解

28、槽系列鋁產(chǎn)量是指電解條件下所生產(chǎn)的原鋁量。鋁產(chǎn)量與電流強(qiáng)度、電流效率和運(yùn)行的槽晝夜總數(shù)有關(guān)。通過(guò)提量與電流強(qiáng)度、電流效率和運(yùn)行的槽晝夜總數(shù)有關(guān)。通過(guò)提高電流強(qiáng)度、電流效率和增加運(yùn)行的槽晝夜總數(shù)，都能夠增高電流強(qiáng)度、電流效率和增加運(yùn)行的槽晝夜總數(shù)，都能夠增加鋁產(chǎn)量。因此電解生產(chǎn)中提高鋁產(chǎn)量的途徑通常有：加鋁產(chǎn)量。因此電解生產(chǎn)中提高鋁產(chǎn)量的途徑通常有： 保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性；保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性； 提高電流強(qiáng)度；提高電流強(qiáng)度； 增加電解槽系列的槽晝夜總數(shù)；增加電解槽系列的槽晝夜總數(shù)； 提高電流效率提高電流效率 。二、二、 電流效率電流效率鋁電解的電流效率是指陰極上實(shí)際產(chǎn)出的鋁量相對(duì)于理論鋁電解的電流效率是

29、指陰極上實(shí)際產(chǎn)出的鋁量相對(duì)于理論上按照法拉第定律計(jì)算的鋁量的百分?jǐn)?shù)或小數(shù)。鋁電解電上按照法拉第定律計(jì)算的鋁量的百分?jǐn)?shù)或小數(shù)。鋁電解電流效率是鋁電解生產(chǎn)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在其它條流效率是鋁電解生產(chǎn)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在其它條件不變的情況下與鋁產(chǎn)量、物耗、能耗是密切關(guān)聯(lián)的。件不變的情況下與鋁產(chǎn)量、物耗、能耗是密切關(guān)聯(lián)的。 電流效率與鋁產(chǎn)量和電耗率的關(guān)系電流效率與鋁產(chǎn)量和電耗率的關(guān)系鋁電解電流效率直接影響鋁的產(chǎn)量和電耗率，鋁電解電流效率直接影響鋁的產(chǎn)量和電耗率，它們之間的關(guān)系可用下式表示：它們之間的關(guān)系可用下式表示：噸鋁千瓦時(shí)平均電壓/1029803VW 電流效率降低的原因：電流效率降低的

30、原因：鋁電流效率總是達(dá)不到鋁電流效率總是達(dá)不到100%100%，其主要原因是陰極上電解析出，其主要原因是陰極上電解析出的鋁又重新溶解或機(jī)械地混入電解質(zhì)中，并被循環(huán)著的電解質(zhì)的鋁又重新溶解或機(jī)械地混入電解質(zhì)中，并被循環(huán)著的電解質(zhì)帶到陽(yáng)極空間或電解質(zhì)表面被陽(yáng)極氣體中的二氧化碳或空氣中帶到陽(yáng)極空間或電解質(zhì)表面被陽(yáng)極氣體中的二氧化碳或空氣中的氧所氧化。的氧所氧化。此外，也可能有其它離子放電和電流空耗。歸納此外，也可能有其它離子放電和電流空耗。歸納起來(lái)，引起電流效率降低主要有以下四種：起來(lái)，引起電流效率降低主要有以下四種：1 1鋁的重新溶解再氧化造成的損失。鋁的重新溶解再氧化造成的損失。2 2在一定條件

31、下，鈉離子同鋁離子一起放電，析出鈉，造成在一定條件下，鈉離子同鋁離子一起放電，析出鈉，造成電流損失。電流損失。3 3電流空耗電流空耗高價(jià)離子在陰極上放電不完全，生成低價(jià)離子，此低價(jià)離子高價(jià)離子在陰極上放電不完全，生成低價(jià)離子，此低價(jià)離子以后又在陽(yáng)極上氧化，重新生成高價(jià)離子，如此循環(huán)，造成電以后又在陽(yáng)極上氧化，重新生成高價(jià)離子，如此循環(huán)，造成電流空耗。此外，融鹽的電子導(dǎo)電或陰極和陽(yáng)極短路也會(huì)造成電流空耗。此外，融鹽的電子導(dǎo)電或陰極和陽(yáng)極短路也會(huì)造成電流空耗。流空耗。4 4其它損失其它損失槽內(nèi)生成槽內(nèi)生成ALAL4 4C C3 3，融鹽中所含水分的電解，雜質(zhì)化合物的電解，融鹽中所含水分的電解，雜質(zhì)

32、化合物的電解，出鋁和鑄錠過(guò)程中的鋁損失等。，出鋁和鑄錠過(guò)程中的鋁損失等。 鋁的電流效率的計(jì)算公式：鋁的電流效率的計(jì)算公式： 電流效率（%）= m/m100% = m/0.3355 I t100%式中：m 鋁的實(shí)際產(chǎn)量，g； I 平均電流強(qiáng)度，A； t 電解時(shí)間，h； 0.3355 鋁的電化學(xué)當(dāng)量，g / Ah。原鋁產(chǎn)量（噸）= 0.335524I槽晝夜106三、三、 原鋁直流電耗原鋁直流電耗 直流電耗的基本概念直流電耗的基本概念直流電耗率是用于表示電能利用效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)。直流電耗率是用于表示電能利用效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)。它是指鋁電解產(chǎn)出單位金屬鋁量所消耗的電能量。它是指鋁電解產(chǎn)出單位金屬鋁量

33、所消耗的電能量。 計(jì)算出計(jì)算出每公斤鋁的理論耗電量為每公斤鋁的理論耗電量為6.32kwh6.32kwh。而實(shí)際的鋁電而實(shí)際的鋁電解電耗量遠(yuǎn)大于理論量。理論量與實(shí)際量之比的百分?jǐn)?shù)稱為解電耗量遠(yuǎn)大于理論量。理論量與實(shí)際量之比的百分?jǐn)?shù)稱為電能效率。實(shí)際的鋁電解電能消耗通常按下式進(jìn)行計(jì)算：電能效率。實(shí)際的鋁電解電能消耗通常按下式進(jìn)行計(jì)算： 噸鋁千瓦時(shí)平均電壓/1029803VW式中：式中：2980 2980 為電化當(dāng)量；（為電化當(dāng)量；（0.33550.3355的倒數(shù)）的倒數(shù)） W W 噸鋁的電耗率噸鋁的電耗率kwh/t-Alkwh/t-Al；V V平均電壓平均電壓 鋁電解槽的平均電壓（伏）；鋁電解槽的

34、平均電壓（伏）； 電流效率（電流效率（%）；）；從式中看出，鋁電解生產(chǎn)中實(shí)際的電能消耗與平均槽從式中看出，鋁電解生產(chǎn)中實(shí)際的電能消耗與平均槽電壓成正比，與電流效率成反比。電壓成正比，與電流效率成反比。 降低直流電耗的途徑降低直流電耗的途徑 1 1提高電流效率；提高電流效率； 2 2降低電解槽的平均電壓。降低電解槽的平均電壓。 電解槽的平均電壓電解槽的平均電壓由極化電壓降、陽(yáng)極壓降、陰極壓降、由極化電壓降、陽(yáng)極壓降、陰極壓降、電解質(zhì)壓降、槽內(nèi)母線壓降、槽外母線電壓降以及效應(yīng)電壓電解質(zhì)壓降、槽內(nèi)母線壓降、槽外母線電壓降以及效應(yīng)電壓降的分?jǐn)傊到档姆謹(jǐn)傊到M成。因此，通過(guò)采取有效措施，降低以上壓降組成。

35、因此，通過(guò)采取有效措施，降低以上壓降值，即可以達(dá)到降低電解槽平均電壓的目的。值，即可以達(dá)到降低電解槽平均電壓的目的。 四、四、 原鋁質(zhì)量原鋁質(zhì)量 鋁的質(zhì)量通常按鋁中金屬的雜質(zhì)的含量來(lái)評(píng)定，鋁中金鋁的質(zhì)量通常按鋁中金屬的雜質(zhì)的含量來(lái)評(píng)定，鋁中金屬雜質(zhì)有二十多種，其中最主要的是屬雜質(zhì)有二十多種，其中最主要的是SiSi、FeFe、CuCu等，此外鋁等，此外鋁中 還 有 非 金 屬 雜 質(zhì) ， 如 氫 、 氧 化 鋁 、 炭 化 鋁 等 。 按中 還 有 非 金 屬 雜 質(zhì) ， 如 氫 、 氧 化 鋁 、 炭 化 鋁 等 。 按GB/T11962002GB/T11962002可將重熔用鋁錠分為可將重熔

36、用鋁錠分為AL99.90AL99.90、AL99.85AL99.85、AL99.70AAL99.70A、AL99.70AL99.70、AL99.60AL99.60、AL99.50AL99.50、AL99.00AL99.00等七個(gè)質(zhì)等七個(gè)質(zhì)量等級(jí)。量等級(jí)。原鋁中的主要的雜質(zhì)是硅和鐵，同時(shí)，還存在其它如：鈉原鋁中的主要的雜質(zhì)是硅和鐵，同時(shí)，還存在其它如：鈉、鈣、磷、硼、鈦、鋇、鋅、鎵等雜質(zhì)金屬。他們絕大部分、鈣、磷、硼、鈦、鋇、鋅、鎵等雜質(zhì)金屬。他們絕大部分隨氧化鋁等原料帶入原鋁中。隨氧化鋁等原料帶入原鋁中。 進(jìn)入原鋁的非金屬雜質(zhì)主要進(jìn)入原鋁的非金屬雜質(zhì)主要有：氫、氧化鋁、炭化鋁等。有：氫、氧化鋁

37、、炭化鋁等。 五、五、 原材料消耗原材料消耗原材料消耗在原鋁成本中占很大比例，降低其消耗、能有效原材料消耗在原鋁成本中占很大比例，降低其消耗、能有效降低成本。降低成本。 物料消耗問(wèn)題物料消耗問(wèn)題理論上每生產(chǎn)一噸鋁要消耗理論上每生產(chǎn)一噸鋁要消耗18891889公斤氧化鋁，但是由于工業(yè)公斤氧化鋁，但是由于工業(yè)氧化鋁中只含有氧化鋁中只含有98.5-99%98.5-99%的氧化鋁，炭陽(yáng)極并非純炭，冰晶石的氧化鋁，炭陽(yáng)極并非純炭，冰晶石在電解過(guò)程中亦有所分解和蒸發(fā)，各種物料都有一些機(jī)械損失在電解過(guò)程中亦有所分解和蒸發(fā)，各種物料都有一些機(jī)械損失，實(shí)際上的物料消耗量大約超過(guò)上述理論需要量的，實(shí)際上的物料消耗

38、量大約超過(guò)上述理論需要量的5%5%。要降低消耗，須使運(yùn)輸管道、儲(chǔ)槽、加料設(shè)備等嚴(yán)密不漏，要降低消耗，須使運(yùn)輸管道、儲(chǔ)槽、加料設(shè)備等嚴(yán)密不漏，包括氧化鋁的袋子要防止破損，倒裝時(shí)要倒干凈，加料操作要包括氧化鋁的袋子要防止破損，倒裝時(shí)要倒干凈，加料操作要認(rèn)真仔細(xì)，不要將料撒到槽外，泄漏、飛揚(yáng)的氧化鋁盡量回收認(rèn)真仔細(xì)，不要將料撒到槽外，泄漏、飛揚(yáng)的氧化鋁盡量回收，煙氣廢料要凈化回收并提高回收效率，對(duì)氧化鋁粒度應(yīng)盡量，煙氣廢料要凈化回收并提高回收效率，對(duì)氧化鋁粒度應(yīng)盡量控制不能過(guò)細(xì)?？刂撇荒苓^(guò)細(xì)。 氟化鹽單耗氟化鹽單耗 1 1冰晶石、氟化鋁、氟化納、氟化鈣、氟化鎂等總冰晶石、氟化鋁、氟化納、氟化鈣、氟化

39、鎂等總稱氟鹽。稱氟鹽。一般單耗如下：冰晶石一般單耗如下：冰晶石5kg/t.Al5kg/t.Al，氟化鋁，氟化鋁27kg/t.Al,27kg/t.Al,氟化氟化鋁鋁1kg/t.Al1kg/t.Al，氟化鎂，氟化鎂3-5kg/t.Al3-5kg/t.Al。2 2氟化鹽消耗的原因氟化鹽消耗的原因氟鹽理論上不消耗，實(shí)際消耗的原因主要有：高溫蒸發(fā)，氟鹽理論上不消耗，實(shí)際消耗的原因主要有：高溫蒸發(fā)，炭渣帶走、槽襯吸收、水解，運(yùn)輸損失，加料損失等。炭渣帶走、槽襯吸收、水解，運(yùn)輸損失，加料損失等。3 3降低消耗的途徑降低消耗的途徑由于氟化鋁易揮發(fā)，添加時(shí)切忌直接加入液體電解質(zhì)，而由于氟化鋁易揮發(fā)，添加時(shí)切忌直

40、接加入液體電解質(zhì)，而應(yīng)將其加在氧化鋁打殼下料口處，再覆蓋一層氧化鋁，待下應(yīng)將其加在氧化鋁打殼下料口處，再覆蓋一層氧化鋁，待下次加工時(shí)打入電解槽內(nèi)，以防造成嚴(yán)重的揮發(fā)損失。另外添次加工時(shí)打入電解槽內(nèi)，以防造成嚴(yán)重的揮發(fā)損失。另外添加的原料要盡量減少水份的含量，以防造成電解槽中氟鹽的加的原料要盡量減少水份的含量，以防造成電解槽中氟鹽的水解損失。其它添加物也應(yīng)盡量減小其機(jī)械損失水解損失。其它添加物也應(yīng)盡量減小其機(jī)械損失。 炭陽(yáng)極消耗炭陽(yáng)極消耗1 1不論是陽(yáng)極塊或陽(yáng)極糊，按不論是陽(yáng)極塊或陽(yáng)極糊，按理論計(jì)算，假設(shè)反應(yīng)全部理論計(jì)算，假設(shè)反應(yīng)全部生成生成COCO2 2，碳需要消耗，碳需要消耗333333公斤

41、公斤/ /噸噸-AL-AL。而如果反應(yīng)生成而如果反應(yīng)生成70%CO70%CO2 2、30%CO30%CO，計(jì)算得出碳的消耗為，計(jì)算得出碳的消耗為433433公斤公斤/ /噸噸-AL-AL。目前。目前，在各種不同類型的槽上，炭陽(yáng)極單耗存在著明顯的差異：，在各種不同類型的槽上，炭陽(yáng)極單耗存在著明顯的差異：上插槽（陽(yáng)極糊）上插槽（陽(yáng)極糊）560-630560-630公斤公斤/ /噸噸ALAL側(cè)插槽（陽(yáng)極糊）側(cè)插槽（陽(yáng)極糊）500-550500-550公斤公斤/ /噸噸ALAL預(yù)焙槽（陽(yáng)極塊）毛耗預(yù)焙槽（陽(yáng)極塊）毛耗520-580520-580公斤公斤/ /噸噸ALAL 凈耗凈耗430-480430-480公斤公斤/ /噸噸ALAL2 2炭陽(yáng)極消耗增加的原因：炭陽(yáng)極消耗增加的原因： 機(jī)械損耗，陽(yáng)極上炭粒沒(méi)有參加反應(yīng)，