電解車間危險有害因素分析

電解車間危險有害因素分析電解車間危險有害因素分析/電解車間危險有害因素分析電解車間危險有害因素分析引言某鋁廠是以生產(chǎn)鋁、鎂、硅、鈦為主導產(chǎn)品的綜合性大型有色金屬冶煉企業(yè)。該廠采用熔鹽電解法工藝生產(chǎn)鋁。生產(chǎn)鋁的原材料為氧化鋁和氟化鹽，其生產(chǎn)設備為預焙陽極電解槽。原料在電解槽內(nèi)，在強大的直流電，945℃~955℃溫度作用下熔融并進行還原反應，陽極生成二氧化引言某鋁廠是以生產(chǎn)鋁、鎂、硅、鈦為主導產(chǎn)品的綜合性大型有色金屬冶煉企業(yè)。該廠采用熔鹽電解法工藝生產(chǎn)鋁。生產(chǎn)鋁的原材料為氧化鋁和氟化鹽，其生產(chǎn)設備為預焙陽極電解槽。原料在電解槽內(nèi)，在強大的直流電，945℃~955℃溫度作用下熔融并進行還原反應，陽極生成二氧化碳，陰極得到液態(tài)鋁。在生產(chǎn)過程中，作業(yè)工人可能受到毒物危害、粉塵危害、高溫輻射傷害、機械設備、觸電傷害、雷電傷害與火災爆炸危險等。2主要生產(chǎn)設備電解車間主要設備有電解槽、雙梁橋式天車、高壓離心風機、液氣分離器、除塵器；炭素車間主要有反擊式破碎機、電磁振動給料機、振動篩、電動機；煙氣凈化車間主要有主排煙機、羅茨風機、靜電除塵器、袋式除塵器、冷卻塔、離心式通風機等。3主要危險源辨識與有害因素分析辨識預焙鋁電解槽生產(chǎn)過程中存在的主要有害、危險因素并對其進行詳盡的分析，有利于指導安全生產(chǎn)和管理。3．1主要有害因素分析3．1．1粉塵危害本工程在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵主要有氧化鋁粉塵、石油焦粉塵、瀝青煙塵。氧化鋁粉塵主要存在于電解廠房內(nèi)、氧化鋁貯運系統(tǒng)；煅燒工段的上料系統(tǒng)、排料系統(tǒng)、煅后工段的混捏機、預熱螺旋機以與磨粉系統(tǒng)有粉塵和瀝青煙產(chǎn)生；成型工段有瀝青煙產(chǎn)生；殘極處理工段的粗碎、配料、篩分等過程均有粉塵產(chǎn)生。一個成年人每天大約需要19m3空氣，如果粉塵量大，伴隨呼吸進入肺部，當吸入的粉塵達到一定數(shù)量時，會引起肺組織發(fā)生纖維化病變，失去正常的呼吸功能，發(fā)生矽肺。天車司機，電解車間工人，炭素粉破碎、篩分等崗位工人受粉塵危害較大。根據(jù)TJ36－79《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》規(guī)定，我國頒布的車間空氣中有害物質(zhì)最高允許濃度為，生產(chǎn)性粉塵中的氧化鋁粉塵不得超過6mg/m3；其他粉塵，當游離二氧化硅含量在10%以下，不得超過10mg/m3。3．1．2毒物危害作業(yè)工人接觸到毒物主要有氟化物、硫化物、瀝青煙、一氧化碳等。毒物主要存在電解槽附近與煙氣凈化系統(tǒng)。鋁電解以冰晶石一氧化鋁、氟化鋁的熔體為電解質(zhì)，以炭素材料為電極進行電解，電解時在陰極上析出液態(tài)的金屬鋁，在陽極上產(chǎn)生陽極氣體。同時還散發(fā)出以氟化物、粉塵等污染物統(tǒng)稱為電解煙氣。在400℃~600℃溫度下，氧化鋁中仍可含有0.2%~0.5%的水分。原料中的水分與固態(tài)氟化鹽在高溫條件下可發(fā)生化學反應。同時，進入熔融態(tài)電解質(zhì)中的水分也可與液態(tài)的氟化鹽發(fā)生化學反應，生成有害的氟化氫，反應式如下：2Na3AlF6+3H2O=Al2O+6NaF+6HF2AlF3+3H2O=Al2O3+6HF人體吸入過量的氟，常常會引起骨硬化、骨質(zhì)增生、斑狀齒等氟骨病，嚴重者喪失勞動能力。對呼吸道粘膜與皮膚有強烈的刺激和腐蝕作用。我國衛(wèi)生標準規(guī)定，車間空氣中氟化物（以氟計）的最高允許濃度為0.5mg/m3，按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒性分級的原則，氟化物為Ⅱ級，屬于高度危害。瀝青煙主要來源于該工程生陽極工段的混捏機、預熱螺旋機、磨粉系統(tǒng)與成型工段。煤瀝青的軟化點為100℃~110℃，屬高溫瀝青。瀝青對人體的主要危害作用有兩個方面。一是由于瀝青中所含的蒽等光感物質(zhì)，長時間接觸皮膚，并經(jīng)陽光照射，可引起皮炎。二是瀝青煙對皮膚與粘膜的刺激作用。按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒性分級的原則，瀝青煙或按Ⅲ級，屬中度危害。一氧化碳產(chǎn)生于電解槽的陽極，一氧化碳為無色、無臭氣體。人體吸入一氧化碳后，在血中與血紅蛋白結(jié)合而造成組織缺氧。輕度中毒者出現(xiàn)頭痛、頭暈、耳鳴、心悸、惡心、嘔吐、無力、脈快、煩躁、淺至中度昏迷；重度患者深度昏迷、瞳孔縮小、肌張力增強、頻繁抽搐、大小便失禁、肺水腫、嚴重心肌損害等。我國車間空氣中的一氧化碳最高允許濃度為30mg/m3，按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒性分級的原則，一氧化碳為Ⅱ級，屬于高度危害。在電解過程中有硫化物產(chǎn)生。二氧化硫為無色氣體，對眼與呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。輕度中毒時，皮膚或眼接觸發(fā)生炎癥或灼傷；嚴重中毒可在數(shù)小時內(nèi)發(fā)生肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。我國車間空氣中二氧化硫最高允許濃度為15mg/m3，按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒物分級的原則，二氧化硫可為Ⅵ級，屬于輕度危害。3．1．3高溫危害現(xiàn)行國家標準《高溫作業(yè)分級》中規(guī)定，其工作地點平均WBGT指數(shù)等于或大于25℃的作業(yè)，即為高溫作業(yè)。鋁電解槽電解溫度高達940℃~960℃，是主要的生產(chǎn)性熱源。炭素工段的煅燒、焙燒、連續(xù)混捏、預熱螺旋、瀝青溶化生產(chǎn)設備均為生產(chǎn)性熱源。研究資料表明，環(huán)境溫度達到28℃時，人的反應速度、運算能力、感覺敏感性與感覺運動協(xié)調(diào)功能都明顯下降。35℃時則僅為一般情況下的70%左右；極重體力勞動作業(yè)能力，30℃時只有一般情況下的50%~70%，35℃時則僅有30%左右。高溫使勞動效率降低，增加操作失誤率。主要體現(xiàn)在影響人體的體溫調(diào)節(jié)和水鹽代謝與循環(huán)系統(tǒng)等。高溫還可以抑制中樞神系統(tǒng)，使工人在操作過程中注意力分散，肌肉工作內(nèi)能力降低，從而導致工傷事故。3．1．4噪聲危害產(chǎn)生噪聲的設備主要有凈化系統(tǒng)風機、炭素系統(tǒng)破碎機、球磨機、成型機、給料機、振動篩、輸送機與焙燒煙氣凈化系統(tǒng)風機和附塵風機等。在球磨車間，焦炭研磨產(chǎn)生的噪聲水平高達100dB（A）。在電解車間電解槽附近，使用氣動渣殼破碎機產(chǎn)生的噪聲水平達到100dB（A）。噪聲能引起人聽覺功能敏感度下降甚至造成耳聾，或引起神經(jīng)衰弱、心血管疾病與消防系統(tǒng)等疾病，噪聲干擾影響信息交流，促使誤操作發(fā)生率上升。3．2主要危險因素分析3．2．1起重機械傷害起重機械屬于危險設備，起重作業(yè)屬于特殊作業(yè)。重物在空間的吊運、起重機的多機構組合運動，龐大金屬結(jié)構整機移動性，以與大范圍、多環(huán)節(jié)的群體運作，使起重作業(yè)的安全問題尤其突出。根據(jù)統(tǒng)計，在事故多發(fā)的特殊工種作業(yè)中，起重作業(yè)事故的起數(shù)高，事故后果嚴重、重傷、死亡人數(shù)比例大，應引起有關方面的高度重視。鋁廠采用的高位電解多功能天車為橋式起重機，其功能包括：打電解質(zhì)結(jié)殼、往電解槽內(nèi)加氧化鋁、更換陽極、吊運陽極母線柜架提升機、安裝和檢修電解槽的吊運工作、出鋁與吊運抬包，此外，還可以吊運其它重物。橋式起重機的常見事故有以下幾種類型：①重物墜落：吊具或吊裝容器損壞、物件捆綁不牢、掛鉤不當、電磁吸盤突然失電、起升機構的零件故障（特別本文來自:安全資料站()詳細出處參考：橋式起重機的常見事故有以下幾種類型：①重物墜落：吊具或吊裝容器損壞、物件捆綁不牢、掛鉤不當、電磁吸盤突然失電、起升機構的零件故障（特別是制動器失靈、鋼絲繩斷裂）等都會引發(fā)重物墜落。處于高位置的物體具有勢能，當墜落時，勢能迅速轉(zhuǎn)化為動能，上噸重的吊載意外墜落，或起重機的金屬結(jié)構件破壞、墜落，都可能造成嚴重后果。②擠壓：起重機軌道兩側(cè)缺乏良好的安全通道或與建筑結(jié)構之間缺少足夠的安全距離，使運行或回轉(zhuǎn)的金屬結(jié)構機體對人員造成夾擠傷害；運行機構的操作失誤或制動器失靈引起溜車，造成碾壓傷害等。③高處跌落：人員在離地面大于2m的高度進行起重機的安裝、拆卸、檢查、維修或操作等作業(yè)時，從高處跌落造成的傷害。④觸電：起重機在輸電線附近作業(yè)時，其任何組成部分或吊物與高壓帶電體距離過近，感應帶電或觸碰帶電物體，都可以引發(fā)觸電傷害。⑤其他傷害：其他傷害是指人體與運動零部件接觸引起的絞、碾、戳等傷害；液壓起重機的液壓元件破壞造成高壓液體的噴射傷害；飛出物件的打擊傷害；裝卸高溫液體金屬、易燃易爆、有毒、腐蝕等危險品，由于墜落或包裝捆綁不牢破損引起的傷害等。起重機的不安全狀態(tài)和操作人員的不安全行為是事故的直接原因，環(huán)境因素和管理是事故發(fā)生的間接條件。事故的發(fā)生往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，只有加強對相關人員、起重機、環(huán)境與安全制度整個系統(tǒng)的綜合管理，才能從根本上解決問題。3．2．2機械傷害與高處墜落危險機械傷害的實質(zhì)，是機械能（動能和勢能）的非正常做功、流動或轉(zhuǎn)化，導致對人員的接觸性傷害。其形式因生產(chǎn)設備的差異有以下幾種：①咬入和擠壓；②碰撞或撞擊；③接觸：包括夾斷、剪切、割傷和擦傷、卡住或纏住等。電解工藝的主要設備有：高位電解多功能天車、拖盤清理機、振動篩、破碎機、提升機、殘極壓脫機、磷鐵環(huán)壓脫機、鋁導桿矯直機等，炭素工藝主要設備有：球磨機、破碎機、篩分機、預熱螺旋機、連續(xù)混捏機、振動成型機、陽極焙燒爐用多功能機組等。操作人員易于接近的各種可動零、部件都是機械的危險部位，機械加工設備的加工區(qū)也是危險部位。如果這些機械設備的轉(zhuǎn)動部件外露或防護措施和必要的安全裝置不完善，很容易造成人身傷害事故。墜落傷害：電解車間廠房的殘極處理部分建筑物為三層，在清理、篩分、破碎與定量等諸多工段過程中，因設備安裝在不同平面上，有不同形式的操作平臺、地溝、升降口、坑洞與護坎，如果沒有防護措施或防護措施有缺陷，工人在操作時有墜落摔傷危險。3．2．3電氣傷害電氣事故可分為觸電事故、靜電危險事故、雷電災害事故和電氣系統(tǒng)故境危險事故等幾種。1．觸電事故觸電事故的傷害是由電流的能量造成的。觸電事故可分為電擊和電傷兩種情況。電擊：電擊是電流通過人體內(nèi)部引起的可感知的物理效應。電擊對人體傷害程度與通過人體電流的強度、種類、持續(xù)、通過途徑與人體狀況等多種因素有關。電流破壞人的心臟、呼吸與神經(jīng)系統(tǒng)的正常工作而造成傷害，會使人出現(xiàn)痙攣、窒息、心室纖維性顫動、心跳驟停等癥狀，嚴重時會造成死亡。觸電事故絕大多數(shù)是由電擊造成的。電解還原槽是以低電壓高電流串聯(lián)運轉(zhuǎn)的，因此，電擊事件通常并不嚴重。但是，在電力車間高壓電源與電解車間聯(lián)網(wǎng)絡的連接點可能發(fā)生嚴重的電擊事故，部分原因是交流高壓電流。電傷：在鋁電解生產(chǎn)中，其能源主要是直流電能，約占整個能源消耗的97%左右。在電解槽系列上，系列電壓達數(shù)百伏至上千伏。盡管人們把零電壓設在系列中點，但系列兩端對地電壓仍高達500V左右，一旦短路，易出現(xiàn)人身和設備事故，而且，電解用直流電，槽上電氣設備用交流電，若直流竄入交流系統(tǒng)，會引起設備事故，需進行交、直流隔離，因此，電解槽許多部位需要進行絕緣。電解車間內(nèi)電纜若沒有采取有效的阻燃和其他預防電纜層損壞的措施；電氣設備接地接零措施不完善；臨時性與移動設備（含手持電動工具與插座）的供電沒有采用漏電保護器或漏電保護器性能不完善等都會造成生產(chǎn)設備與電動設備，廠房電器設備漏電而引發(fā)觸電傷亡事故。2．靜電危害事故焙燒爐、煅燒爐的輸氣輸油管路、炭素生產(chǎn)系統(tǒng)的除塵管路與燃油鍋爐系統(tǒng)等存在著靜電傷害。3．雷電傷害事故電解車間廠房的殘極破碎、篩分部分，高度超過10m；鍛燒工段、生陽極與殘極處理工段中的除塵排煙系統(tǒng)排氣筒高度都在20m以上，在雷雨天存在著被雷擊的危險。因此，雷電傷害應引起一定的重視，4．電氣系統(tǒng)故障危害事故電氣系統(tǒng)故障危害是由于電能在傳遞、分配、轉(zhuǎn)換的過程中失去控制而產(chǎn)生的，系統(tǒng)中電氣線路或電氣設備故障可導致人員傷亡與設備損壞，其主要表現(xiàn)為：（1）線路、開關、熔斷器、插座插頭、明照器具、電動機、電熱器具等均可能成為引起火災的火源。（2）原本不帶電的物體，因電氣系統(tǒng)發(fā)生故障而異常帶電，可導致觸電事故的發(fā)生。如電氣設備的金屬外殼，由于內(nèi)部絕緣不良而帶電；高壓故障接地時，在接地處附近呈現(xiàn)出較高的跨步電壓，均可造成觸電事故。3．2．4火災爆炸危險性物料的火災危險性（1）瀝青：工程生陽極工段的預熱螺旋機和混捏機所用的原料之一是煤瀝青，煤瀝青的軟化點為100℃~115℃，閃點大于200℃，煤瀝青屬于高分子有機物的混合物。根據(jù)GBJ16－87《建筑設計防火規(guī)范》對生儲存物品的火災危險性分類，煤瀝青屬于丙類，在一定的條件下，能夠發(fā)生猛烈的燃燒，具有火災危險性。（2）石油焦：石油焦是預焙燒陽極的主預焙陽極的主要物料之一，石油焦在制造陽極的過程中需要破碎二次，破碎后，形成粉塵。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》對生儲存物品的火災危險性分類，石油焦屬于丙類。（3）重油：重油可燃，其蒸氣遇明火、高熱能引起燃燒。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，重油屬于丙類。（4）煤氣：工頻爐所用煤氣為發(fā)生爐煤氣，發(fā)生爐煤氣相對密度對0.4~0.6，爆炸濃度極限為20%~77%，自燃點700℃，發(fā)生爐煤氣低發(fā)熱值為5900（KJ/NM3）。煤氣與空氣可形成爆炸性混合氣體，遇明火、高熱能引起爆炸。根據(jù)《建規(guī)》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，煤氣屬于甲類。（5）輕柴油：輕柴油易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱有引起燃燒爆炸。根據(jù)《建規(guī)》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，閃點低于60℃的輕柴油屬于乙類，閃點大于60℃的輕柴油屬于丙類。油罐庫火災危險性分析油罐庫主要是為滿足焙燒生產(chǎn)過程中所用燃油的需要，主要用于儲存重油和柴油，油罐庫是主要的火災爆炸危險源之一。油罐區(qū)火油罐庫火災危險性分析油罐庫主要是為滿足焙燒生產(chǎn)過程中所用燃油的需要，主要用于儲存重油和柴油，油罐庫是主要的火災爆炸危險源之一。油罐區(qū)火災爆炸事故發(fā)生一般由以下情況引起：（1）油蒸氣逸散積聚與空氣形成爆炸氣體，當濃度達到爆炸極限時，遇明火即產(chǎn)生爆炸。（2）油品失控：跑、溢、滴、漏、灑等情況的發(fā)生。（3）火源失控：設備修焊、明火、電器、發(fā)動機、靜電和雷電等。加強對油罐區(qū)的安全管理與監(jiān)測，嚴格控制火源，嚴禁吸煙和動有明火，防止鐵器撞擊與電火花的產(chǎn)生，罐區(qū)內(nèi)電氣裝置要符合防火防爆要求等，這些都是防止油罐庫火災爆炸的必要措施。本文來自:安全資料站()詳細出處參考：由于鋁廠生產(chǎn)的特殊性，在生產(chǎn)過程中存在有害因素與危險因素，有害因素主要有粉塵危害、毒物危害、高溫危害和噪聲危害，危險因素主要有機械傷害、高處墜落、電氣傷害和火災爆炸危險等。一、主要有害因素分析1．粉塵危害鋁廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵主要有氧化鋁粉塵、石油焦粉塵、瀝青煙塵。氧化鋁粉塵主要存在電解廠房內(nèi)、氧化鋁貯運系統(tǒng)；煅燒工段的上料系統(tǒng)、排料系統(tǒng)、煅后工段的混捏機、預熱螺旋機以與磨粉系統(tǒng)有粉塵和瀝青煙產(chǎn)生；成型工段也有瀝青煙產(chǎn)生；殘極處理工段的粗碎、配料、篩分等過程均有粉塵產(chǎn)生。天車司機，電解車間工人，炭素粉破碎、篩分等崗位工人受粉塵危害較大。根據(jù)TJ36-79《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》規(guī)定，車間空氣中有害物質(zhì)最高容許濃度為，生產(chǎn)性粉塵中的氧化鋁粉塵不得超過6mg/m3；其他粉塵（當游離二氧化硅含量在10%以下）不得超過10mg/m3。2．毒物危害作業(yè)工人接觸到的毒物主要有氟化物、硫化物、瀝青煙、一氧化碳等。毒物主要存在于電解槽附近與煙氣凈化系統(tǒng)。鋁電解以冰晶石-氧化鋁氟化鋁的熔體為電解質(zhì)，以炭素材料為電極進行電解。電解時在陰極上析出液態(tài)的金屬鋁，在陽極上產(chǎn)生氣體。同時還散發(fā)出氟化物、粉塵等污染物為主的電解煙氣。在400℃～600℃溫度下，氧化鋁中仍可含有0.2%～0.5%的水分。原料中的水分與固態(tài)氟化鹽在高溫條件下可發(fā)生化學反應，同時，進入熔融態(tài)電解質(zhì)中的水分也可與液態(tài)的氟化鹽發(fā)生化學反應，生成有害的氟化氫。人體吸入過量的氟，常常會引起骨硬化、骨質(zhì)增生、斑狀齒等氟骨病，嚴重者使人喪失勞動能力。氟化物還對呼吸道粘膜與皮膚有強烈的刺激和腐蝕作用。我國衛(wèi)生標準規(guī)定，車間空氣中氟化物（以氟計）的最高容許濃度為0.5mg/m3，按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒性分級的原則，氟化物為Ⅱ級，屬于高度危害。瀝青煙主要來源于該工序生陽極工段的混捏機、磨粉系統(tǒng)與成型工段。煤瀝青的軟化點為100℃～110℃，屬高溫瀝青。瀝青對人體的主要危害有兩個方面：一是由于瀝青中所含的蒽等光感物質(zhì)，長時間接觸，并經(jīng)陽光照射，可引起皮炎；二是瀝青煙對皮膚與粘膜的刺激作用。按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒性分級的原則，瀝青煙為Ⅲ級，屬于中度危害。一氧化碳產(chǎn)生于電解槽的陽極，一氧化碳為無色、無嗅氣體。它在血中與血紅蛋白結(jié)合而造成組織缺氧。輕度中毒者出現(xiàn)頭痛、頭暈、耳鳴、心悸、惡心、嘔吐、無力、脈快、煩躁、淺至中度昏迷；重度患者深度昏迷、瞳孔縮小、肌張力增強、頻繁抽搐、大小便失禁、肺水腫、嚴重心肌損害等。我國車間空氣中的一氧化碳最高容許濃度為30mg/m3，按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒性分級的原則，一氧化碳為Ⅱ級，屬于高度危害。在電解過程中還有硫化物產(chǎn)生。二氧化硫為無色氣體，對眼與呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。輕度中毒時，皮膚或眼接觸發(fā)生炎癥或灼傷；嚴重中毒可在數(shù)小時內(nèi)發(fā)生肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。我國車間空氣中二氧化硫最高容許濃度為15mg/m3，按照現(xiàn)行國家標準《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》中對毒物毒性分級的原則，二氧化硫可為Ⅵ級，屬于輕度危害。3．高溫危害現(xiàn)行國家標準《高溫作業(yè)分級》中規(guī)定，工作地點平均WBGT指數(shù)等于或大于25℃的作業(yè)，即為高溫作業(yè)。鋁電解槽電解溫度高達940℃～960℃，是主要的生產(chǎn)性熱源。炭素工段的煅燒、焙燒、連續(xù)混捏、預熱螺旋、瀝青熔化生產(chǎn)設備均為生產(chǎn)性熱源。資料表明，環(huán)境溫度達到28℃時，人的反應速度、運算能力、感覺敏感性與感覺運動協(xié)調(diào)功能都明顯下降。高溫使勞動效率降低，增加操作失誤率。主要體現(xiàn)在影響人體的體溫調(diào)節(jié)和水鹽代謝與循環(huán)系統(tǒng)等。高溫還可以抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使工人在操作過程中注意力分散，肌肉工作能力降低，從而導致傷害事故。4．噪聲危害產(chǎn)生噪聲的設備主要有凈化系統(tǒng)風機、炭素系統(tǒng)破碎機、球磨機、成型機、給料機、振動篩、輸送機與焙燒煙氣凈化系統(tǒng)風機和除塵風機等。在球磨車間，焦炭研磨產(chǎn)生的噪聲水平高達100dB（A）。在電解車間電解槽附近，使用氣動渣殼破碎機產(chǎn)生的噪聲水平達到100dB（A）。噪聲能引起人聽覺功能敏感度下降甚至造成耳聾，或引起神經(jīng)衰弱、心血管疾病與消化系統(tǒng)等疾病，噪聲影響信息交流，促使誤操作發(fā)生率上升。二、主要危險因素分析1．起重機械傷害鋁廠采用的高位電解多功能天車為橋式起重機，其功能包括：打電解質(zhì)結(jié)殼，往電解槽內(nèi)加氧化鋁，更換陽極，吊運陽極母線柜架提升機，安裝和檢修電解槽的吊運工作，出鋁與吊運抬包，此外，還可以吊運其它重物。橋式起重機的常見事故有以下幾種：①重物墜落：吊具或吊裝容器損壞、物件捆綁不牢、掛鉤不當、電磁吸盤突然失電、起升機構的零件故障（特別是制動器失靈、鋼絲繩斷裂）等都會引發(fā)重物墜落。②擠壓：起重機軌道兩側(cè)沒有良好的安全通道或與建筑結(jié)構之間缺少足夠的安全距離，使運行或回轉(zhuǎn)的金屬結(jié)構對人員造成夾擠傷害；運行機構的操作失誤或制動器失靈引起溜車，造成碾壓傷害等。③高處跌落：人員在離地面大于2m的高度進行起重機的安裝、拆卸、檢查、維修或操作等作業(yè)時，從高處跌落造成傷害。④觸電：起重機在電線附近作業(yè)時，其任何組成部分或吊物與高壓帶電體距離過近，感應帶電或觸碰帶電物體，都可以引發(fā)觸電傷害。⑤其他傷害：其他傷害是指人體與運動零部件接觸引起的絞、碾、戳等傷害；液壓起重機的液壓元件破壞造成高壓液體的噴射傷害；飛出物件的打擊傷害；裝卸高溫液體金屬、易燃易爆、有毒、腐蝕等危險品，由于墜落或包裝捆綁不牢引起的傷害等。2．機械傷害與高處墜落危險機械傷害有以下幾種：①擠壓；②碰撞和撞擊；③接觸：包括夾斷、剪切、割傷和擦傷、卡住或纏住等。電解工藝的主要設備有：高位電解多功能天車、拖盤清理機、振動篩、破碎機、提升機、殘極壓脫機、磷鐵環(huán)壓脫機、鋁導桿矯直機等。碳素工藝主要設備有：球磨機、破碎機、篩分機、預熱螺旋機、連續(xù)混捏機、振動成型機、陽極焙燒爐用多功能機組等。操作人員易于接近的各種可動零、部件都是機械的危險部位，機械加工設備的加工區(qū)也是危險部位。如果這些機械設備的轉(zhuǎn)動部件外露或防護措施和必要的安全裝置不完善，很容易造成人身傷害事故。墜落傷害：殘級處理工藝中有清理、篩分、破碎與定量等諸多工序，因設備安裝在不同平面上，有不同形式的操作平臺、地溝、升降口、坑洞與護坎，如果沒有防護措施或防護措施有缺陷，工人隨時都有墜落摔傷的危險。3．電氣傷害電氣事故可分為觸電事故、靜電危害事故、雷電災害事故和電氣系統(tǒng)故障危害事故等幾種。（1）觸電事故觸電事故可分為電擊和電傷兩種情況。電擊：電解還原槽是以低電壓高電流串聯(lián)運轉(zhuǎn)的，因此，電擊事件通常并不嚴重。但是，在電力車間高壓電源與電解車間聯(lián)網(wǎng)路的連接點可能發(fā)生嚴重的電擊事故。電傷：在鋁電解生產(chǎn)中，其能源主要是直流電能，約占整個能源消耗的97%左右。在電解槽系列上，系列電壓達數(shù)百伏至上千伏。盡管人們把零電壓設在系列中點，但系列兩端對地電壓仍高達500V左右，一旦短路，易出現(xiàn)人身和設備事故。而且，電解用直流電，槽上電氣設備用交流電，若直流竄入交流系統(tǒng)，會引起設備事故。因此，電解槽許多部位須進行絕緣。電解車間內(nèi)電纜若沒有采取有效的阻燃和其他預防電纜層損壞的措施、電氣設備接地接零措施不完善、臨時性與移動設備（含手持電動工具與插座）的供電沒有采用漏電保護器或漏電保護器性能不可靠等都會造成電器設備漏電而引發(fā)觸電傷亡事故。（2）靜電危害事故焙燒爐、煅燒爐的輸氣輸油管路、炭素生產(chǎn)系統(tǒng)的除塵管路與燃油鍋爐系統(tǒng)等存在著靜電傷害。（3）雷電傷害事故電解車間廠房的殘極破碎、篩分部分高度超過10米，煅燒工段、生陽極與殘極處理工段中的除塵排煙系統(tǒng)排氣筒高度都在20米以上，在雷雨天存在著被雷擊的危險。因此，雷電傷害應引起一定的重視。（4）電氣系統(tǒng)故障危害事故電氣系統(tǒng)故障危害的主要表現(xiàn)是：①線路、開關、熔斷器、插座插頭、照明器具、電動機、電熱器具等均可能成為引起火災的火源。②原本不帶電的物體，因電氣系統(tǒng)發(fā)生故障而異常帶電，可導致觸電事故的發(fā)生。如電氣設備的金屬外殼，由于內(nèi)部絕緣不良而帶電；高壓邦聯(lián)接地時，在接地處附近呈現(xiàn)出較高的跨步電壓，均可造成觸電事故。4．火災爆炸危險性（1）物料的火災危險性①瀝青：工程生陽極工段的預熱螺旋機和混捏機所用的原料之一是煤瀝青。煤瀝青的軟化點為100℃～115℃，閃點大于200℃，瀝青屬于高分子有機物的混合物。根據(jù)GBJ16-87《建筑設計防火規(guī)范》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，煤瀝青屬于丙類。在一定的條件下，能夠發(fā)生猛烈的燃燒，具有火災危險性。②石油焦：石油焦是預焙燒陽極的主要物料之一，石油焦在制造陽極的過程中需要破碎二次，破碎后，形成粉塵。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，石油焦屬于丙類。③重油：重油可燃，其蒸氣遇明火、高熱能引起燃燒。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，重油屬于丙類。④煤氣：工頻爐所用煤氣為發(fā)生爐煤氣，發(fā)生爐煤氣相對密度為0.4～0.6，爆炸濃度極限為20%～70%，自燃點700℃，發(fā)生爐煤氣低發(fā)熱值為5900kJ/m3。煤氣與空氣可形成爆炸性混合氣體，遇明火、高熱能引起爆炸。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，煤氣屬于甲類。⑤輕柴油：輕柴油易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》對生產(chǎn)儲存物品的火災危險性分類，閃點低于60℃的輕柴油屬于乙類，閃點大于60℃的輕柴油屬于丙類。（2）油罐庫的火災爆炸危險性油罐區(qū)火災爆炸事故一般由以下情況引起：①油蒸氣逸散積聚與空氣形成爆炸氣體，當濃度達到爆炸極限時，遇明火即產(chǎn)生爆炸。②油品失控：跑、溢、滴、漏、灑等情況的發(fā)生。③火源失控：設備修焊、明火、電器、發(fā)動機、靜電和雷電等。加強對油罐區(qū)的安全管理與監(jiān)測，嚴格控制火源，嚴禁吸煙和動用明火，防止鐵器撞擊與電火花的產(chǎn)生，罐區(qū)內(nèi)電氣裝置要符合防火防爆要求等，這些都是防止油罐庫火災爆炸的必要措施。電解槽進行\(zhòng)o"電解"電解反應的裝置（見彩圖）。電解槽由槽體、陽極和陰極組成，多數(shù)用隔膜將陽極室和陰極室隔開。按電解液的不同分為水溶液電解槽、熔融鹽電解槽和非水溶液電解槽三類。當直流電通過電解槽時,在陽極與溶液界面處發(fā)生\o"氧化"氧化反應,在陰極與溶液界面處發(fā)生\o"還原"還原反應，以制取所需產(chǎn)品。對電解槽結(jié)構進行優(yōu)化設計,合理選擇電極和隔膜材料,是提高電流效率、降低槽電壓、節(jié)省能耗的關鍵。\o"電解槽"電解槽電解槽結(jié)構

采用不同的電解液時，電解槽的結(jié)構也有所不同。

水溶液電解槽

分有隔膜和無隔膜兩類。一般多用隔膜電解槽。在氯酸鹽生產(chǎn)和水銀法生產(chǎn)\o"氯氣"氯氣和\o"燒堿"燒堿時，采用無隔膜電解槽。盡量增大單位體積內(nèi)的電極表面積，可以提高電解槽的生產(chǎn)強度。因此，現(xiàn)代隔膜電解槽中的電極多為直立式。電解槽因內(nèi)部部件材質(zhì)、結(jié)構、安裝等不同表現(xiàn)出不同的性能與特點。

例如按電極的連接方式，可分為單極式和復極式兩類電解槽(見圖)。單極式電解槽中同極性的電極與直流電源并聯(lián)連接，電極兩面的極性相同，即同時為陽極或同時為陰極。復極式電解槽兩端的電極分別與直流電源的正負極相連，成為陽極或陰極。電流通過串聯(lián)的電極流過電解槽時，中間各電極的一面為陽極，另一面為陰極,因此具有雙極性。當電極總面積相同時,復極式電解槽的電流較小，電壓較高，所需直流電源的投資比單極式者省。復極式一般采用壓濾機結(jié)構形式，比較緊湊。但易漏電和短路，槽結(jié)構和操作管理比單極式復雜。單極式電解槽截面一般為長方形或方形，圓筒形占地大,空間利用率低,采用較少。\o"電解槽"電解槽陰、陽兩極間距是影響槽電壓的重要因素之一。隨極間距增大，槽內(nèi)歐姆電壓降增大，槽電壓升高。尤其是在大電流工作時，這種電壓損失更為嚴重?，F(xiàn)代電解槽采用各種措施以降低極間距，如采用擴散陽極、改性隔膜制成零極距電解槽結(jié)構等。

電解液在電解槽內(nèi)的停留時間，不僅影響設備的生產(chǎn)能力，而且在某些情況下，會影響電解過程的電流效率，如電解法制氯酸鈉，由于中間產(chǎn)物次氯酸(HClO)和次氯酸根離子(ClO3)間的化學反應速度非常緩慢，如長時間留在電解槽內(nèi)，不僅降低電解槽利用率，而且次氯酸根離子會在陽極表面氧化，或在陰極表面還原，降低電流效率。因此，現(xiàn)代電解槽設計力求減小容積，使電解液沿著電極快速流過。如還需進一步進行反應，則可在電解槽外安裝獨立的化學反應器。

電解槽內(nèi)電極以垂直安裝較緊湊，導電板連接容易，并利于降低氣泡效應。因在有氣體析出的電極表面上常附有氣泡，會降低電極的工作表面積。另外，在電極附近的溶液中也會充有氣泡，增大溶液電阻，這種現(xiàn)象稱“氣泡效應”。但在垂直電極表面的附近，則可利用溶液中充氣度高、溶液密度低與上升速度快的特點，以形成電解液的自然循環(huán)，使氣泡加速離開電極表面，減輕氣泡效應。當垂直電極用作氣體電極時，電極形狀以網(wǎng)狀為多，它除了能增加工作表面積外，也有利于氣泡逸出。

電解槽材料可以是鋼材、水泥、陶瓷等。鋼材耐堿，是應用最廣的。對于腐蝕性強的電解液，鋼槽內(nèi)部用鉛、合成樹脂或橡膠等襯里。

目前電解槽正朝大容量、低能耗方向發(fā)展。復極式電解槽適于大型生產(chǎn)，先后為電解水和氯堿工業(yè)所采用。

熔融鹽電解槽

多用于制取低熔點金屬，其特點是在高溫下運轉(zhuǎn)，并應盡量防止水分進入，避免氫離子在陰極上還原。例如制取金屬鈉時，由于鈉離子的陰極還原電位很負，還原很困難，必須用不含氫離子的無水熔融鹽或熔融的氫氧化物，以免陰極析出氫。為此電解過程需在高溫下進行，例如電解熔融氫氧化鈉時為310℃，如其中含有氯化鈉成為混合電解質(zhì)時,電解溫度為650℃左右。電解槽的高溫可以通過改變電極間距，將歐姆電壓降所消耗的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄磉_到。電解熔融氫氧化鈉時，槽體可用鐵或鎳，電解含有氯化物的熔融電解質(zhì)時常由于原料中不可避免地帶入少量水分，會使陽極生成潮濕的氯氣，對電解槽的腐蝕作用很強，因此電解熔融氯化物的電解槽，一般用陶瓷或磷酸鹽材料，而不受氯氣作用的部位可用鐵。熔融鹽電解槽中的陰、陽極產(chǎn)物，同樣要求妥善隔開，而且應盡快由槽中引出，以免陰極產(chǎn)物金屬鈉長時間飄浮在電解液表面，會進一步與陽極產(chǎn)物或空氣中的氧起作用。

非水溶液電解槽

由于非水溶液電解槽在制取有機產(chǎn)品或電解有機物時,常伴隨有各種復雜的化學反應,使其應用受到限制，工業(yè)化的不多。一般采用的有機電解液，電導率低，反應速度也小。因此，必須采用較低的電流密度，極間距盡量縮小。采用固定床或流化床的電極結(jié)構有較大的電極表面積，可提高電解槽生產(chǎn)能力。

電極

陽極和陰極的作用不同，對材質(zhì)要求也各異。

陽極

分可溶性和不可溶性兩類。在精煉銅用的電解槽中，陽極材料為可溶性的待精煉的粗銅。它在電解過程中溶入溶液，以補充在陰極上從溶液中析出的銅。在電解水溶液（如食鹽水溶液）用的電解槽中，陽極為不溶性的，它們在電解過程基本不發(fā)生變化，但對在電極表面上所進行的陽極反應常具有催化作用。在化學工業(yè)中，大多采用不溶性陽極。

陽極材料除需滿足一般電極材料的基本需求（如導電性、催化活性強度、加工、來源、價格）外，還需能在強陽極極化和較高溫度的陽極液中不溶解、不鈍化，具有很高的穩(wěn)定性。長期以來，石墨是使用最廣泛的陽極材料。但石墨多孔，機械強度差，且容易氧化成二氧化碳，在電解過程中不斷地被腐蝕剝落，使電極間距逐漸增大，槽電壓升高。用于電解食鹽水溶液時，石墨電極上的析氯過電位也較高。

60年代H.比爾提出的在鈦基上涂覆氧化釕、氧化鈦而形成的金屬氧化物電極是陽極材料的一個重大革新。二氧化釕對某些陽極反應如析氯、析氧具有很好的催化活性，能在高電流密度下工作而槽電壓比較低。最突出特點是具有很好的化學穩(wěn)定性，工作壽命比石墨陽極長得多。例如在氯堿生產(chǎn)用的隔膜電解槽中，其壽命可達10年以上。由于它不易腐蝕，尺寸穩(wěn)定，被稱為形穩(wěn)性陽極。為適應不同要求和用途，可在涂層中添加其他組分，如加入錫、銥可提高氧的過電位，改善陽極的選擇性，又如加入鉑可提高電極的穩(wěn)定性等。目前，貴金屬涂層的金屬陽極在化學工業(yè)中已得到普遍推廣。

在熔融鹽電解槽中，因電解溫度比水溶液電解槽中高得多，對陽極材料要求更嚴，電解熔融氫氧化鈉，一般可用鋼鐵、鎳與其合金。電解熔融氯化物，只能用石墨。

陰極

以金屬或合金作為陰極時，由于在比較負的電位下工作,往往可以起到陰極保護作用，腐蝕性小,所以陰極材料比較容易選擇。在水溶液電解槽中，陰極一般產(chǎn)生析氫反應，過電位較高。因此陰極材料的主要改進方向是降低析氫過電位。除用硫酸作為電解液時必須采用鉛或石墨作陰極外，低碳鋼是常用的陰極材料。為降低電耗，目前采用各種方法制備高比表面積，并具有催化活性的陰極，如多孔鎳鍍層陰極。

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，也可采用特殊的陰極材料，如在水銀法電解食鹽水溶液制取燒堿的汞陰極中，利用汞析氫過電位高的特點，使鈉離子放電，生成鈉汞齊，然后在專用的設備中，用水分解鈉汞齊制取高純度、高濃度堿液。另外，為了節(jié)約電能也可采用耗氧陰極，使氧在陰極還原，以代替析氫反應，按理論計算可降低槽電壓1.23V。

隔膜

為防止陰、陽兩極產(chǎn)物混合，避免可能發(fā)生的有害反應，在電解槽中，基本上都用隔膜將陰、陽極室隔開。隔膜需有一定的孔隙率，能使離子通過，而不使分子或氣泡通過，當有電流流過時，隔膜的歐姆電壓降要低。這些性能要求在使用過程中基本不變，并且要求在陰、陽極室電解液的作用下，有良好的化學穩(wěn)定性和機械強度。電解水時，陰、陽極室的電解液相同，電解槽的隔膜只需將陰、陽極室隔開，以保證氫、氧純度，并防止氫氧混合發(fā)生爆炸。更多見的比較復雜的情況是電解槽中陰、陽極室的電解液組成不同。這時隔膜還需要阻止陰、陽極室電解液中電解產(chǎn)物的相互擴散和作用，如氯堿生產(chǎn)中隔膜法電解槽中的隔膜，可以增大陰極室氫氧離子向陽極室擴散和遷移的阻力。

隔膜由惰性材料制作，如氯堿工業(yè)中長期使用的石棉隔膜。但石棉隔膜性能不穩(wěn)定，當鹽水中含有鈣、鎂雜質(zhì)時，容易在隔膜中生成氫氧化物沉淀，降低透過率；在比較高的溫度和在電解液作用下，還會發(fā)生膨脹、松脫。為此可以在石棉中加入樹脂作為\o"增強材料"增強材料，或以樹脂為主體做成微孔隔膜，在穩(wěn)定性和機械強度方面都有很大改進。近年來氯堿生產(chǎn)開發(fā)的陽離子交換膜是新型的隔膜材料。它具有對離子透過的選擇性，可使氯離子基本上不進入陰極室，從而可以制得氯化鈉含量極低的堿液。幾種常見的電解槽福建師范大學化學系林文修氯氣和燒堿是電解氯化鈉水溶液(食鹽水)的“孿生”產(chǎn)物，其化學方程式如下：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑(1)該電解反應需要的電能跟電解過程的電流密度、外加電壓、電極材料和電解槽結(jié)構有關．總的電解化學反應是由下列兩個電化學反應組成的：陽極2Cl-→Cl2+2e-(2)陰極2H2O+2e-→H2+2OH-(3)根據(jù)法拉第電解定律，每通入1法拉第=96447C(A·s)的電量，產(chǎn)生一克當量的電解產(chǎn)物．按照這個關系式可算出生產(chǎn)每噸氯或堿的最低耗電量千瓦小時(KAH)=60kA·h/t按照Cl2和NaOH產(chǎn)生的方式，氯堿電解槽可分為三種類型：(1)隔膜電解槽(2)水銀電解槽(3)離子交換膜電解槽．一、隔膜電解槽隔膜電解槽的圖解原理如圖一所示，電解時，氯氣照方程式(2)在陽極發(fā)生，工業(yè)生產(chǎn)上的陽極是釕基或鉑/銥基涂刷在鈦板上制成的，稱為金屬陽極．在陽極產(chǎn)生的氯氣首先溶解在電解液中直至飽和，后呈氣泡放出．由于氯的溶解度是溫變的函數(shù)，所以電解一般在較高的溫度(95～100℃)下進行，以減少氯的溶解度，并增加溶液的電導．伴隨著氯氣的產(chǎn)生，在陽極可能發(fā)生兩個副反應，一是在陽極上H2O放電而產(chǎn)生O2，如方程式(4)所示，另一是OCl-離子的電化學氧化而生成氯酸鹽，如方程式(5)所示．2H2O→O2+4H++4e-(4)上列反應中，O2的析出是跟“陰極材料”和介質(zhì)的pH有關如果采用石墨作陽極，由于產(chǎn)生了C→CO2的反應，而導致陽極材料的消耗C+2H2O→CO2+2H2電解質(zhì)通過隔膜，從陽極區(qū)滲入陰極區(qū)，通常采用石棉或氟高聚物改性石棉為隔膜，采用真空吸附的方法沉積在多孔的陰極上(編網(wǎng)或多孔鋼板)．在陰極區(qū)，水分子放電產(chǎn)生H2和NaOH，其中NaOH部分地回遷移至陽極區(qū)，跟溶解在里面的氯起反應而產(chǎn)生氯酸鹽．如方程式(7)(8)和(9)所示．Cl2+OH-→HOCl+Cl-(7)HOCl+OH-H2O+OCl-(8)2HOCl+OCl-→ClO3-+2H++2Cl-(9)上列副反應產(chǎn)生影響電解的電流效率．陰極流出液中一般會有12％NaOH和15%NaCl．此類現(xiàn)已逐漸被淘汰二、離子交換膜電解槽離子交換膜電解槽的圖解示意圖如圖二所示．這類型的電解槽通常采用離子交換膜作為隔膜．其中一種常用的離子交換膜叫做“Naflon”，系全氟碳共聚物，由美國杜邦公司制造．電解用的純鹽水是采用離子交換的方法制備的，其中所含的Ca2+和Mg2+少于0.1ppm，該鹽水送入陽極室，無離子水送入陰極室，陽極區(qū)的Na+被離子交換膜交換到陰極區(qū)，跟陰極區(qū)的OH-形成NaOH，交換膜能阻止Cl2的遷移，因而可能生成高純度的NaOH，其濃度達50%以上，從而免去燒堿的蒸發(fā)工段．三、汞電解槽隔膜電解槽和離子交換膜電解槽中，其陽極液和陰極液的分離分別地采用隔膜或離子交換膜，而汞電解槽無隔膜．其圖解示意圖如圖三所示：陰極本身可以達到分離的目的．Cl2在陽極產(chǎn)生，而Na+在陰極放電形成鈉汞齊，經(jīng)第二電槽與水反應生成H2和Hg2NaHg+2H2O→2NaOH+H2+Hg所產(chǎn)生的汞經(jīng)回收循環(huán)使用．由于汞嚴重地污染環(huán)境，此類電解槽已被逐漸淘汰．鋁電解槽(aluminiumelectrolysiscell)實施鋁電解過程的主體設備。其重要組成部分包括鋁電解用碳陽極、鋁電解用碳陰極或鋁電解用惰性陽極和鋁電解用惰性陰極。簡史

自1886年冰晶石一氧化鋁熔鹽電解法問世以來，鋁電解技術有了很大的進展，這主要表現(xiàn)在鋁電解槽生產(chǎn)能力的增加和鋁電解電能消耗降低這兩個方面。鋁工業(yè)發(fā)展初期，曾采用4000～8000A小型預焙陽極鋁電解槽，電流效率約70％，每公斤鋁的電耗為42kW?h。在20世紀20年代，挪威參照當時鐵合金電爐的連續(xù)自焙電極研制成功連續(xù)自焙陽極，形成了側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽槽型，鋁電解槽的容量隨之擴大，電流強度達到2.5kA，電流效率約80％，公斤鋁電耗20kW?h。這種型式的鋁電解槽很快在全世界范圍內(nèi)推廣使用。以后側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽的電流強度增大到135kA，電流效率約89％左右，公斤鋁電耗14.5～16kW?h。一般側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽的電流強度在60～90kA范圍內(nèi)。由于側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽的電流分布不均勻，陽極操作復雜，不易全盤實現(xiàn)機械化，在20世紀40年代，法國研制成功上插棒白焙陽極鋁電解槽。這種槽型在陽極結(jié)構上增設裙罩(集氣罩)用以收集陽極氣體，提高了煙氣中氟的濃度，使煙氣較易凈化和易于回收氟氣。因此，在20世紀50～60年代曾風靡于世界，最大電流強度達到150～160kA。后來，由于世界各國對環(huán)境保護要求日趨嚴格，以與炭素生產(chǎn)技術的進步，用振動成型法制造大規(guī)格預焙陽極碳塊的成功和大型節(jié)能型環(huán)式焙燒窯得到發(fā)展，于20世紀60年代中葉許多鋁電解工廠都把原有的小型預焙陽極鋁電解槽改造成大型預焙陽極鋁電解槽。在槽的中央部位自動下料，電流強度達到280～350kA，電流效率為94％～95％，公斤鋁電耗13kW?h。槽型與其特點

工業(yè)鋁電解槽槽型有側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽(見電解槽)、上插棒自焙鋁電解槽(圖1)和預焙陽極鋁電解槽(圖2)，三者各有特點。

自焙陽極鋁電解槽按其陽極消耗情況定期地從上部添加陽極糊，利用電解槽運行產(chǎn)生的熱量，將新加入的陽極糊焙燒成為堅實的固體陽極。陽極因此能連續(xù)使用，正好與電解的連續(xù)過程相適應。但自焙陽極鋁電解槽在鋁電解運行中焙燒陽極時散發(fā)出有害的瀝青煙氣，污染生產(chǎn)廠房和外部環(huán)境，回收煙氣并加以凈化較為困難，回收凈化費用也較高。預焙陽極鋁電解槽

使用預先焙燒過的陽極，待陽極消耗到一定的高度時就要更換。把舊陽極取出，換上新陽極，不能連續(xù)使用。由此產(chǎn)生了殘極，而且在更換陽極時會影響鋁電解生產(chǎn)。預焙陽極鋁電解槽由于其陽極事先已在專用的焙燒爐中焙燒好，焙燒過程中產(chǎn)生的煙氣可用作為焙燒爐的燃料，因此產(chǎn)出的是無瀝青煙氣，回收凈化較為容易，凈化費用較低，廠房內(nèi)外環(huán)境較好。就機械化和自動化程度而論，以預焙陽極鋁電解槽最高，特別是中部下料的預焙陽極鋁電解槽；上插棒自焙陽極鋁電解槽次之；側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽最低。電極電壓降高低的順序為：上插棒自焙陽極鋁電解槽最高，側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽居中，預焙陽極鋁電解槽最低。從投資來看，預焙陽極鋁電解槽的上部結(jié)構和陽極裝置比較簡單，電解槽本身造價較低，但制造預焙陽極需要額外的陽極成型、陽極焙燒和陽極組裝等一整套設備，增加投資較多，一般適用于大型鋁電解廠。上插棒自焙陽極鋁電解槽上部結(jié)構比較復雜，投資較高。側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽投資則相對較低。按電解槽容量而言，預焙陽極鋁電解槽容量最大，上插棒自焙陽極鋁電解槽次之，側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽最小。近年來，由于預焙陽極鋁電解槽，特別是中部加料的預焙陽極鋁電解槽在鋁電解過程中無瀝青煙害，密閉程度高，煙氣收集和凈化效率好，陽極電壓降低，操作運行機械化、自動化程度高，適于電子計算機控制管理，因而為世界上大多新建的大型鋁廠所采用。而中小型鋁廠則一般采用自焙陽極鋁電解槽?；窘Y(jié)構

工業(yè)鋁電解槽的基本結(jié)構主要包括陰極裝置、陽極裝置、母線裝置和氣體回收裝置等。陰極裝置

由槽殼、陰極碳塊、側(cè)部碳塊、耐火磚和保溫材料組成。通常采用長方形槽殼，槽殼型式有框架式、臂撐式和搖籃式三種。槽殼用型鋼和鋼板焊成。鋁電解槽的槽膛深度一般為450～600mm。槽膛底部是一層陰極碳塊，其下面依次是炭素墊、耐火磚層和保溫磚層，有的用氧化鋁或其他保溫材料取代保溫磚層或部分保溫磚層。陰極碳塊以碳塊組型式砌筑于電解槽內(nèi)。陰極碳塊組由陰極碳塊同埋設其中的導電鋼棒(陰極棒)組成。陰極棒與碳塊之間澆鑄磷生鐵或用碳糊搗固。陰極碳塊組在槽殼內(nèi)排成兩行，碳塊組與碳塊組間用碳糊搗固或用碳糊漿液灌注。但縱向中縫一般要用碳糊搗固。有些電解槽為提高爐底導電性和減去縱向中縫，特意采用通長陰極碳塊，其中放置一根通長陰極棒。陰極棒通過槽殼側(cè)壁上的洞口(窗口)伸出槽殼，其末端與陰極母線連接。槽膛側(cè)壁有一層或兩層陰極碳塊。側(cè)部碳塊與槽殼之間用一層耐火磚或顆粒狀耐火材料填充。近年來，大型鋁電解槽，特別是中部加料預焙陽極鋁電解槽的側(cè)部保溫層有所減薄，．以利于凝結(jié)固體電解質(zhì)作為保護層。有的電解槽還在側(cè)部碳塊下部用碳糊搗固成斜坡狀，構成人造伸腿，用來保護側(cè)部碳塊并收縮鋁液鏡面。陽極裝置

視槽型而異，有三種形式。(1)側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽的陽極裝置。由陽極框架、碳陽極糊、陽極導電棒、氧化鋁料倉與陽極升降機構組成。陽極框架由鋼板和型鋼焊接而成?？蚣軆?nèi)周為厚1mm左右的鋁板(鋁殼)，中間填充陽極糊，陽極棒從陽極框架外部與水平方向成15°角度插入陽極糊內(nèi)。陽極棒作為導電體與懸掛陽極用。陽極棒一般有4排，排向距離200mm，其中下面的兩排棒通電，上面的兩排作為后備。隨著陽極消耗，取出最下面的一排陽極棒，在上方插入一排新的陽極棒。陽極棒用銅質(zhì)導電片來與陽極大母線聯(lián)接。陽極框架借助滑輪組或螺旋機構懸吊在電解槽的上部金屬結(jié)構上，因此陽極可以上下升降。(2)上插棒自焙陽極鋁電解槽的陽極裝置。由陽極框套、陽極糊和組合陽極棒與陽極升降機構組成。陽極框套由鋼板和型鋼焊接而成，框套內(nèi)填充陽極糊。陽極鋼棒為組合式，它由鋼質(zhì)導電棒與上端的鋁導桿聯(lián)接而成，一般采用爆炸焊接。鋼質(zhì)導電棒由上部垂直插入陽極糊內(nèi)，分4排插入，高度分若干層次。組合陽極棒用夾具直接連接到陽極母線上。陽極有兩套提升機構。隨著陽極的消耗，用主升降機構降低陽極母線大梁，亦即陽極本身的高度。與此同時靠輔助升降機構以精確的相等速度提升陽極框套的位置，其結(jié)果是陽極框套的位置移動等于零，它相對于槽殼并未作任何移動，但陽極可以下降，補償其消耗。(3)預焙陽極鋁電解槽的陽極裝置。由陽極碳塊組和陽極升降機構組成?，F(xiàn)代大容量中部下料鋁電解槽還配備定時打殼下料裝置和氧化鋁、氟化鋁料倉。陽極碳塊組由陽極碳塊、鋼爪和鋁導桿三部分組成。依據(jù)槽容量大小與碳塊規(guī)格不同可有單塊組、雙塊組和三塊組。鋁導桿與鋼爪通常采用爆炸焊聯(lián)接，鋼爪置入碳塊上的洼穴(碳碗)中，鋼爪和碳碗間澆注磷生鐵。也有用碳糊搗固的。陽極碳塊表面噴一層鋁液以防止其氧化，也有不噴鋁液的。鋁導桿用夾具緊固于陽極母線梁上。下料機構包括4～6個打殼錘頭和相同數(shù)量的定量加料倉。加料點位于鋁電解槽的中心部位自成一列。打洞加料自動進行，間隔時間短的不過3min，長者為1～2h。現(xiàn)代化鋁電解槽的下料已采用自動控制方式，保持電解質(zhì)中氧化鋁濃度波動在一個很小的范圍(2％～3％)內(nèi)。大容量鋁電解槽的陽極升降，一般選用蝸輪絲杠或滾珠絲杠搖板式機構。母線裝置

由陽極母線、陰極母線和立柱母線組成。母線為鋁質(zhì)壓延母線或鋁質(zhì)鑄造母線。鋁母線的配置方式，視電解槽的排列方式和容量的不同而異。配置母線需經(jīng)過精心設計，以求減弱磁場對電解運行的有害影響并節(jié)省母線用量?，F(xiàn)代化大容量預焙陽極鋁電解槽一般采用橫向排列，母線配置采用多端(4端或5端)進電方式。中小型鋁電解槽一般采取縱向排列，母線配置采取雙端或單端進電方式。氣體回收裝置

側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽帶有鋼質(zhì)卷簾或吊門，將電解槽加以密閉，由排煙管將煙氣導出。上插棒自焙陽極鋁電解槽由安裝在陽極框套下部的集氣罩將煙氣收集于燃燒氣中，經(jīng)燃燒后的煙氣排入煙道。預焙陽極鋁電解槽用帶有筋板的鋁板構成多片單槽罩或整體槽罩，將電解槽密封。使用壽命

鋁電解槽的陰極內(nèi)襯在使用一段時期后就會破損，這時候便需停槽大修。現(xiàn)代鋁電解槽的平均使用壽命可達4～5a，長者可達7～8a。鋁電解槽破損停槽的主要標志為槽內(nèi)鋁液中鐵含量連續(xù)不斷的增加以至于超過1％，表明碳陰極已發(fā)生破損，鋼質(zhì)陰極棒已被鋁液侵蝕，此時需停槽大修。鋁電解槽破損主要發(fā)生在碳陰極本體中。同時碳陰極下部的耐火磚和保溫材料中也發(fā)生嚴重變化，鋼質(zhì)槽殼也伴有嚴重變形或破裂。根據(jù)現(xiàn)場觀察，破損現(xiàn)象有：(1)碳陰極中出現(xiàn)大而深的裂紋；(2)碳陰極出現(xiàn)沖蝕深坑；(3)碳陰極呈層狀剝落；(4)碳陰極向上隆起并開裂；(5)陰極棒受鋁液侵蝕并熔化，陰極棒發(fā)生變形，向上隆起；(6)槽底耐火磚和保溫材料受電解質(zhì)侵蝕，其中間部位存在棱鏡狀灰白層；(7)側(cè)部碳塊受電解質(zhì)和鋁液沖刷磨蝕產(chǎn)生孑L洞；(8)鋼質(zhì)槽殼向外膨脹呈橢圓形，底部鋼板向下鼓出甚至開裂。這些破損現(xiàn)象彼此相互聯(lián)系，可能會同時出現(xiàn)。大多數(shù)人認為鋁電解槽破損主要是由于鈉對碳陰極的侵蝕。在鋁電解過程中，鈉始終向碳陰極滲透。鈉是由兩種反應產(chǎn)生的，一種是鈉離子在陰極上放電生成的，另一種是鋁和電解質(zhì)中氟化鈉起反應置換出鈉。鈉滲透到炭素材料中導致炭素材料體積膨脹并產(chǎn)生裂紋，鋁和電解質(zhì)沿裂縫侵入陰極，最終導致停槽大修。為了延長鋁電解槽的使用壽命，要從多方面采取措旎。在設計時通過精確計算，設計出強度高的槽殼，并使槽內(nèi)的熱場和磁場分布合理。建造時要采用高質(zhì)量的砌筑材料和進行精確的施工。操作上要采用合適的焙燒和啟動方式，并建立平穩(wěn)的正常運行制度等。展望

鋁電解槽的主要發(fā)展方向有：(1)采用惰性電極代替碳電極，例如采用氧化錫基或氧化鎳基陽極，以與采用硼化鈦基陰極，以減少電能量消耗；(2)通過加大現(xiàn)有鋁電解槽的電流容量，提高單槽的生產(chǎn)能力并減少能量消耗的辦法，來達到降低生產(chǎn)成本的目的；(3)實現(xiàn)連續(xù)下料作業(yè)，使鋁電解槽的各項技術參數(shù)，如氧化鋁濃度，冰晶石比、電解溫度等基本達到穩(wěn)定，把鋁電解電流效率提高到95％以上，噸鋁能量消耗降低到12000kW?h。電解鋁-簡介電解鋁就是通過\o"電解"電解得到的\o"鋁"鋁?，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\o"溶劑"溶劑，氧化鋁作為\o"溶質(zhì)"溶質(zhì)，以\o"碳素體"碳素體作為陽極，\o"鋁液"鋁液作為陰極，通入強大的直流電后，在950℃-970℃下，在\o"電解槽"電解槽內(nèi)的兩極上進行電化學反應，既電解。電解鋁-工藝流程\o"（圖）電解鋁"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—氧化鋁融鹽電解法。\o"熔融冰晶石"熔融冰晶石是溶劑，\o"氧化鋁"氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強大的直流電后，在950℃-970℃下，在電解槽內(nèi)的兩極上進行電化學反應，既電解?；瘜W反應主要通過這個方程進行：2Al2O3==4Al3O2。陽極：2O2ˉ-4eˉ=O2↑陰極:Al33eˉ=Al。陽極產(chǎn)物主要是\o"二氧化碳"二氧化碳和\o"一氧化碳"一氧化碳氣體，其中含有一定量的\o"氟化氫"氟化氫等有害氣體和固體粉塵。為保護環(huán)境和人類健康需對陽極氣體進行凈化處理，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\o"直流電"直流電

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排出陽極氣體\o"電解槽"電解槽

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廢氣←氣體凈化\o"鋁液"鋁液

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回收氟化物凈化澄清

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返回電解槽

澆注軋制或\o"鑄造"鑄造

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鋁錠線坯或型材電解鋁-產(chǎn)業(yè)特點\o"（圖）電解鋁"電解鋁世界上所有的鋁都是用電解法生產(chǎn)出來的。鋁電解\o"工業(yè)"工業(yè)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\o"氟化鹽"氟化鹽作為熔劑，氧化鋁為\o"熔質(zhì)"熔質(zhì)組成多相電解質(zhì)體系。其中\(zhòng)o"Na2AlF6-Al2O3"Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工業(yè)\o"電解質(zhì)"電解質(zhì)的基礎。電解鋁工業(yè)對環(huán)境影響較大，屬于高耗能，高\o"污染"污染行業(yè)。電解鋁生產(chǎn)中排出的廢氣主要是CO2，以與以HF氣體為主的氣-固氟化物等。CO2是一種溫室氣體，是造成全球氣候變暖的主要原因。而\o"氟化物"氟化物中的CF4和C2F6其溫室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且會對\o"臭氧層"臭氧層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入人體，僅需1.5g便可以致死。電解鋁-發(fā)展現(xiàn)狀\o"（圖）電解鋁"電解鋁中國鋁電解技術自70年代末引進160KA中間下料預焙槽技術之后，從消化國外技術開始，揭開了中國現(xiàn)代鋁電解技術發(fā)展的序幕，以\o"鋁電解槽"鋁電解槽熱電磁力特性與磁流體數(shù)學模型研究為核心，在工藝、材料、過程控制與配套技術等方面展開了廣泛深入的研究工作。九十年代以來，在基礎理論、大型鋁電解槽開發(fā)以與工程應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，使\o"鋁工業(yè)"鋁工業(yè)的技術進步令人注目。大容量電解槽的開發(fā)，使中國鋁電解技術總體上達到了國際先進水平，電解鋁工業(yè)的面貌發(fā)生了根本的改變。實際運行指標差。