铝电解
铝电解工艺及其发展方向
摘要：本文介绍了目前铝电解工艺的一般流程和其中几个重要的控制参数，以及铝电解过程中需要遏制的阳极效应的现象、产生的机理、原因和阳极效应熄灭常用的方法，可以对实际的生产过程和实验过程起到一定的指导作用。并针对目前国内铝电解行业的不足之处，对今后铝电解工业的发展方向做了一些探讨。
关键字铝电解，控制参数，阳极效应，发展方向
1 铝的概述
铝是自然界中分布极广的元素之一，地壳中铝的含量为7.35%，仅次于氧和硅而居第三位。由于铝是化学性质极为活泼的元素，所以在自然界中未发现单质的金属铝，而是以铝的各种化合物存在。
铝是一种具有银白色光泽的金属，常温下其比重只有2.7g/cm3，是一种轻有色金属，它的主要特性如表1.1。
表1.1 铝的主要特性[1]
原子序数13
密度（g/cm3） 2.699(固)、2.3(液)
原子价＋3
溶点（℃）659
沸点（℃）2467
熔化盐（J/ g）386.6
导热系数（J/cm·S·℃） 2.08（固，20℃）、2.18（固，200℃）
导电系数（10-4Ω-1·cm-1）36～37（20℃）
（g/A·h）0.3356
电化学当量
（A·h/g） 2.980
铝以其良好的导电性、导热性，反光性、延展性、防腐蚀性等优点，而成为当今电力、冶金、轻工、化工、航空航天、机械、建筑、食品等许多行业不可缺少的重要原材料，它和钢铁一样，已成为现代经济起飞的基础[2]。铝的优异性能和丰富藏量，将使铝工业成为最有前途的重要产业之一。
2 铝电解生产原、辅料
2.1 氧化铝
氧化铝是一种白色粉状物，熔点为2050℃，沸点为3000℃，密度为3.5-3.6g/cm3，容积比重为1 g/cm3 。它的流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。它是铝电解生产的主要原材料。
氧化铝在电解生产中的作用是：a. 不断地补充电解质中的铝离子，使其浓度保持在一定的范围内，保证电解生产的持续进行；b.氧化铝覆盖在电解质壳面上可以起到良好的保温作用，覆盖在阳极炭块上防止阳极氧化；c.在烟气干法净化系统中充当吸附剂，用来吸附电解烟气中的氟化氢（HF）气体。
在化学纯度方面，要求氧化铝中杂质含量和水份要低。氧化铝的化学成分要求见表2.1。
表2.1 氧化铝的化学成分[3]
等级牌号
化学成份（％）
Al2O3含量
不少于
杂质含量不大于
SiO2Fe2O3Na2O 灼碱
一级二级三级四级AO-1
AO-2
AO-3
AO-4
98.6
98.4
48.3
98.2
0.02
0.04
0.06
0.08
0.02
0.03
0.04
0.05
0.50
0.60
0.65
0.70
1.0
1.0
1.0
1.0
除化学成分外，中间点式下料预焙槽对氧化铝的物理性能有特殊要求：
a. 具有较小的吸水性，在电解质中溶解性好；
b．粒度适宜，加料时飞扬损失少，能严密地覆盖在阳极炭块上，防止阳极在空气中氧化；
c. 保温性能好，活性大，从而能有效地吸收HF气体。
d. 安息角：35～38°。
根据氧化铝的物理性能不同，可分为三类：砂状、粉状和中间状，下表2.2列出三种氧化铝的特性。
表2.2 不同类型氧化铝的特性
氧化铝类型安息角（°）灼减（％）
累计（％）
-44μm-74μm
砂状中间状粉状30
40
45
1.0
0.5
0.5
5 -15
30-40
50-60
40-50
60-70
80-90
因为砂状氧化铝具有流动性好，溶解快，对氟化氢气体吸附能力强等优点，正好满足预焙槽的生产。生产一吨铝所需要氧化铝，从理论上计算为1889公斤，实际上由于氧化铝不纯及运输，加工时的损失，生产一吨铝实际需要氧化铝约1925～1940公斤氧化铝。
2.2 氟化盐
铝电解生产中所用氟化盐主要是冰晶石和氟化铝，其次有一些用来调整和
改善电解质性质的添加剂，如：氟化镁、氟化锂、氟化钙、氟化钠。 （1） 冰晶石
冰晶石分天然和人造两种，由于天然冰晶石在自然界中储量很少，不能满足工业之用，故铝工业均用人造冰晶石。冰晶石分子式为Na 3AlF 6，或写成为3NaF·AlF 3。
国产冰晶石和氟化铝的质量标准如表2.3和表2.4。
表2.3 国产冰晶石的质量标准[4]
化 学 成 分，％
特级 53 13 32 0.25 0.05 0.10 0.7 0.02 0.4 2.5 一级 53 13 32 0.36 0.08 0.15 1.2 0.03 0.5 3.0 二级
53
13
32
0.40
0.10 0.20
1.3
0.03
0.8
3.0
表2.4 国产氟化铝的质量标准[5]
化 学 成 分，％
特一级 61 30.0 0.5 0.28 0.10 0.5 0.04 0.5 特二级 60 30.0 0.5 0.30 0.13 0.8 0.04 1.0 一级
58 28.2
3.0
0.30 0.13
1.1
0.04
6.0
（2） 氟化钙
氟化钙分子式为CaF 2，其俗名为萤石粉，是一种经过精选品位很高的天然矿物质。在正常的铝电解生产中，往电解质中添加一定数量的氟化钙能降低电解质的熔点，多被用于电解槽启动前装炉，其作用是对炉帮形成有好处，可形成比
较坚固的炉帮。 （3） 氟化钠
氟化钠的分子式为NaF ， 是一种白色粉末，易溶于水。是铝电解质的一种添加剂，用以调整由于新槽的炭素内衬选择性吸收钠盐及装炉时装入大量低分子比冰晶石所造成的分子比下降。一般由于新槽开动也用碳酸钠（曹达）代替氟化钠，这样更加经济且能加速电解质的沸腾与循环，有助于电解质成份均匀。
（4） 氟化锂
氟化锂分子式为LiF ，是铝电解生产的一种良好的添加剂，它可以降低电解质的初晶温度，增加电解质的导电度，改善电解质的性质，比氟化镁、氟化钙效果更显著，但氟化锂比较昂贵，铝电解厂有时用碳酸锂（Li 2CO 3）代替氟化锂，降低成本[6]。
2.3 阳极材料
在铝电解生产过程中，阳极是在高温下与具有很强侵蚀性的冰晶石熔液直接接触，能够受这种侵蚀又有良好的导电性，价格低廉的材料唯有炭素材料。预焙阳极块是预焙电解槽的阳极材料，它是由焦炭按不同的粒度组成，与一定比例的沥青配料、混捏，振动成型，经过高温焙烧而成。
为了保证阳极块上槽后，电解生产能够顺利进行，对预焙阳极块必须有严格的质量要求， 预焙阳极块的理化标准见表2.5。
表2.5铝电解用预焙阳极质量标准[7]
牌号
灰分 ％
电阻率 热膨胀率 ％ CO 2反应性 2耐压强度 体积密度 3真密度 3TY-1 0.50 55 0.45 45 32 1.50 2.00 TY-2 0.80 60 0.50 50 30 1.50 2.00 TY-3
1.00
65
0.55
55
29
1.48
2.00 要求碳阳极含杂质尽量少，特别是铁、硅、矾、钛、镍、硫等氧化物。这些杂质不仅影响碳阳极理化指标，而且会在电解过程中进入铝液而影响铝的纯度或影响电流效率，对生产不利。
3 铝电解的基本理论
3.1 铝电解的原理[8]
用冰晶石-氧化铝熔盐电解法，其中氧化铝是炼铝的原料，冰晶石是熔剂。
直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应。电解产物，阴极上是液体铝，阳极上是气体CO2和CO 。在工业电解槽内，电解质通常由质量分数为95%的冰晶石和5%的氧化铝组成，电解温度为950-970℃。
电解液的密度约为2.1g/cm3，铝液密度为2.3g/cm3，因其密度差而上下分层。铝液用真空抬包抽出后，经过净化和过滤，浇铸成商品铝锭。阳极气体中还含有少量有害的氟化物、沥青烟气和二氧化硫。经过净化后，废气排入大气，收回的氟化物返回电解槽内继续使用。
电解过程中发生的主要的电极反应为：
阳极反应 2O 2-（络合状）+C （固）—4e=CO 2（气）； 阴极反应 Al 3+（络合状）+3e =Al （液）； 总反应为 2Al 2O 3 + 3C ＝4Al + 3CO 2
在铝电解过程中，除了两极主反应外，同时在两极上还发生着一些复杂的副反应。这些副反应对生产有害无益，生产中应尽量加以遏制。发生在阴极的副反应，包括铝在电解质中的溶解反应，金属钠的析出，碳化铝（Al 4C 3）的生成；发生在阳极的副反应，主要是溶解于电解质中的铝发生二次反应（2Al(溶解的)＋ 3CO 2＝Al 2O 3＋3CO ），该反应是电解过程中降低电流效率的主要原因，生产中应尽量控制这类不利反应的发生。
3.2 分解电压
所谓分解电压就是维护长时间稳定电解，并获得电解产物所必须加到两极上的最小电压。理论分解电压在数值上等于两个电极所构成的原电池的电动势。可以通过热力学计算求得。
00
T T
nFE G -=? 式中，o
T E —化合物的理论分解电压，V ； F —法拉第常数；F=96487C/mol ；
o
T G ?—化合物的生成自由能变化，J·mol-1； n —电池反应相应的电荷数。
3.3 电流效率
铝电解的电流效率是指阴极上实际产出的铝量对于理论上按照法拉第定律计算的铝量的百分数。用公式表示
100%0.3356m
I t
η=
??
式中，I 为电流强度，A ；t 为电解时间，h ；m 为实际产量，kg 。
熔盐电解与水溶液电解和有机溶液电解一样，其电解反应是借助电流的作用而进行的化学反应，在电解过程中阳极和阳极反应所获产物的数量都遵循法拉第
定律。
法拉第第一定律：电解时，在电极上所析出的物质的质量与通过溶液（或熔液）的电量成正比。
法拉第第二定律：当通过的电量一定时，析出物质的质量与物质的当量成正比。
根据法拉第定律，电极上析出1mol当量的任何单质物质，所需的电量相当于96485A.s，即1法拉第电量，合为96485/3600=26.8A.h，电流为1A，电解时间为1h，阴极上析出的物质的量，称为电化学当量。铝的相对原子量为26.98，铝是三价的，所以铝的当量值：26.98/3=8.99；由此可得铝的电化学当量值为8.99/26.8=0.3356g/A.h。
电流效率是一个反应投入与产出的指标，因此，从企业利益出发，我们希望电流效率越高越好。提高铝电解电流效率的主要措施[9]：（1）在适当低的过热温度下进行电解;过热温度指电解温度与电解质的初晶点之间的差值。每降低过热温度10℃，平均提高电流效率1-1.5%。目前一般为5-15℃。（2）建立和保持理想的槽膛内型；（3）尽可能使槽内铝液保持平静；（4）选用低熔点的电解质组成，使用惰性的可湿润阴极, 如二氧化硼涂层阴极。
3.4 阳极效应[10]
a. 阳极效应的现象
1）阳极周围产生明亮的小火花，伴劈啪声；
2）槽电压的噪声频率增大；
3）电解质不再沸腾；
4）电压急剧上升。电压从4V上升到30~50V，甚至100V；
5）较高的效应电压下，时常听到劈啪声，偶尔也可以发现阳极底部碎裂（自焙阳极发生的较多）；
6）阳极上有CF4和C2F6碳氟化合物气体生成。
b. 阳极效应产生的机理：电解槽中当氧化铝浓度很低（1%）时，阳极表面电解质熔体中的络合铝阳离子不能补充到阳极表面去放电，从而导致F- 放电，并在阳极表面与阳极炭生成碳氟化合物CF4和C2F6气体，它们的出现使阳极表面对电解质的润湿性变差，阳极气体不能排出，而在阳极表面形成气膜，最终电流不得不从电阻很大的气膜中穿过，产生弧光（火花）放电，槽电压升高，产生阳极效应。
c. 阳极效应产生原因：主要是电解质中AL2O3含量降低，使阳极临界电流密度下降，电解质在阳极表面上的湿润性变坏。临界电流密度是指在一定条件下，发生阳极效应时的阳极电流密度。它随氧化铝浓度减少而减小，还与电解质温度、
阳极材料、电解质成份等因素有关。
d. 阳极效应的影响
正面影响：1）有利于电解质中炭渣的分离；2）可以使黏附在阳极表面上的炭渣得到清理；3）有利于熔化槽底的沉淀。
负面影响：1）阳极上会产生CF4和C2F6气体，是很强的温室效应气体；2）阳极效应会熔化槽帮结壳，使电解质分子比增加；3）增加电耗，使电解质温度增加；4）增加铝的损失（特别是使用鼓入空气或插入木棒的方法熄灭阳极效应时）；5）使阳极底表面附近电解质温度大幅升高，从而大大增加氟化盐的挥发损失。
e. 阳极效应的熄灭
（1）向电解槽中添加氧化铝。当电解槽发生阳极效应时，只向电解槽中添加氧化铝，而不辅助其他方法和措施，阳极效应并不能很快的熄灭，这是因为按正常加料的方法加入到电解槽中的氧化铝，需要一个溶解过程。
（2）在阳极底部搅动电解质。常用方法是向电解槽的阳极下部插入木条或木棒，利用木条或木棒在高温下炭化过程中产生的大量碳氢化合物气体，使电解质“沸腾”，达到快速溶解氧化铝消除阳极的浓度极化扩散过电压和“吹除”黏附于阳极表面的气泡，实现熄灭阳极效应的目的。
（3）上下提高和降低阳极。通过阳极的上下运动，搅动电解质，加快氧化铝的溶解速度，消除阳极底表面电解质浓度极化扩散过电压，改善阳极表面电解质对阳极的润湿性能，达到熄灭阳极效应的目的。
（4）让阳极和阴极短路。下降阳极使其与阴极铝水接触，可使阳极上所有极化的电压瞬间完全消失，使阳极效应快速熄灭。
在这几种方法中，向阳极下部插入木条或木棒的方法最简单，但增加工人的劳动强度，阳极效应一般不会马上被熄灭。而采用阳极和阴极短路的方法最便捷，其最大的优点是可以利用计算机自动控制去实现熄灭阳极效应，即减轻工人的劳动强度，又减少效应时间。
4 铝电解工艺[11]
铝电解过程主要包括三个阶段：预热焙烧、开启和正常生产。铝电解的工艺流程图如图4.1。
（1）预热焙烧
现代大型预焙槽基本上采用焦炭预热焙烧方法。焦炭焙烧又称为焦粒焙烧或焦粉焙烧，焦粒连接电解槽的阳极与阴极，直流电流通过阳极―焦粒―阴极释放出焦耳热，使槽体得以焙烧。其优点为：电流分布比较均匀，没有铝液过早进入
阴极、扎糊内衬裂缝中，对提高槽寿命有利。缺点为：电解槽送电前需要安装分流器和软连接片，焙烧完成后还要拆除上述器械和打捞过多的炭渣。
（2）开启
多数铝厂选用湿法无效应启动方法。无效应湿法启动是将电解质灌入待启动槽后，抬高电压不超过8V，让其慢慢熔化固体物料，经过数小时乃至十几小时，才能启动完毕。湿法无效应启动虽然时间较长，但该法有启动平稳，对电解槽热冲击小，更有利于提高槽寿命；期间物料挥发损失小。
（3）正常生产
当电解槽经过预热焙烧、正常开启之后就会转入正常生产阶段。该阶段的操作包括：定时定量地向电解槽中补充氧化铝和氟化盐，定期更换阳极块，电解出的铝定期、定量地从电解槽中取出。
加料：高效电解槽多采用2.1~2.3的低分子比电解质，其特点是“勤加工，少加料，低氧化铝浓度，低电解质温度”。240KA预焙槽采用中间点式下料，每次下料仅几千克，使电解槽内的氧化铝含量维持在4%以下。
换极：阳极更换周期是由阳极高度与阳极消耗速度所决定。在240KA预焙槽上设计换极周期为26天，在使用碳素保护环后可以延长至29天。为了减少更换阳极作业对电解槽运行产生较大干扰，按照基本保证电解槽各区域的残极重量相等。
出铝：出铝使用的是真空抬包。240KA预焙槽实行每日出铝制。每槽吸出的铝量原则上约等于在周期内（两次出铝间隔的时间）所产出的铝量。
5 后续处理
由电解槽生产出来的铝液，称为原铝液。原铝液含有杂质，必须经过静置法或者连续净化法的处理，在国内，下一步工序就是将净化后的铝液铸锭，之后再经过精炼手段获得精铝。而在国外，原铝经过净化和精炼之后采用的是连铸连轧技术，生产出铝薄板，节省了很多能源。
6 回顾与展望[12]
我国电解铝工业经历50多年的发展，已逐步由电解铝的纯进口国变为世界第一大产铝国。但是，我国的铝电解行业总体上存在以下技术方面的不足：（1）技术水平参差不齐、生产指标相差悬殊；
（2）缺乏先进的工艺技术和生产实践经验；
（3）工艺技术装备落后，污染严重。
高耗能电解铝企业属于资源依赖性的产业，更是目前国家宏观调控的重点，
只有不断采用新装备，开展以节能为中心的技术开发和创新，提升企业的技术装备水平，才能使企业得到长久地生存和发展。因此，我国铝电解行业的发展方向是：
（1）改进铝电解供电系统和提高供电质量的技术开发有待加强；
（2）延长铝电解槽槽寿命的综合研究有待深入；
（3）降低电解槽无功能耗的综合技术有待开发；
（4）积极开发新型惰性阳极材料替代普通炭素阳极；
（5）优化大型铝电解槽焙烧、启动生产工艺技术；
（6）发展低温铝电解工艺，有助于提高电流效率，节约能源。
参考文献
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[12] 崔旭东．铝电解技术研究及发展方向探讨[J]．轻金属，2007，（6）
电解铝的生产工艺流程
一、电解铝的生产工艺流程： 氧化铝氟化盐碳阳极直流电 阳极气体 气体净化 铝水轧制或铸造 回收氟化物 排放废气净化澄清 浇铸 铝锭（电解铝） 二、电解铝的生产成本 电解铝的生产成本构成主要分为： 氧化铝、电力、辅料（氟化盐及阳极碳等）、人工和折旧三部分。其中氧化铝、氟化盐及碳素材料是电解铝的原材料。平均一吨的电解铝需要消耗1.95吨的氧化铝，25KG氟化盐。 1.氧化铝成本 一般来讲，每生产一吨电解铝需耗费2吨氧化铝，但目前大多数厂家生产一吨电解铝耗费氧化铝约在1.93吨—1.98吨之间，虽然这一比例随着各个厂家的努力还会有下降的趋势，但下降的幅度很小，我们理解为常量。目前，氧化铝的市场价格基本维持在2200元/吨—2300元/吨，我们按照市场的基本稳定价格维持在2200元/吨上下，我们取每生产一吨电解铝所耗费1.95吨为常数，可以计算出目前一吨电解铝所耗氧化铝费用为4290元。 2.电费成本 由于目前国内河南的电解铝产量较大，因此以河南的电价作为计算，河南电解铝工业电价约为0.442元/kwh。根据国家政策，7月1日起，国家电价总体上调0.025元/kwh，由此估算目前平均电价为0.467元/kwh。 电解铝行业耗电量很大，由于生产技术装备水平的差异，各生产企业每生产一吨电解铝所耗费的电量差异较大，目前国内大体在14000kwh—16000kwh之间，按照国家2008年的
耗电标准，每吨电解铝生产电解铝环节综合交流电耗为14400kwh，电价调整前与电价调整后的每吨电解铝的电费成本分别约为6365元和6725元，上涨幅度大概为360元。 3.辅料 （1）阳极碳成本 目前世界上的电解槽分为自焙槽和预焙槽。由于阳极碳要先经过焙烧，多了些工序，因此阳极碳块的价格相对较高。目前，自焙槽由于污染严重，逐渐被国家淘汰，所以以目前较为常用的预焙槽进行核算。一吨阳极碳的市场价格约为2000元，每生产一吨电解铝预焙槽耗碳0.6吨，据此得出一吨电解铝所耗费的阳极碳为1200元。 （2）氟化盐 目前，氟化盐的市场价约为2600元/吨，一般每生产一吨电解铝只耗用25KG。根据核算，大概一吨电解铝所耗费的氟化盐65元。 综上所述，国内每生产一吨电解铝所耗费的社会平均原材料成本为4290（氧化铝）＋6725（电价）＋1200（阳极碳）＋65（氟化盐）＝12280元。这仅仅是制造成本当中最基本的直接材料费用，而一个企业要维持简单的社会再生产必须得支付企业人员的工资、管理费用、财务费用和销售费用、摊销机器厂房折旧费用、银行贷款利息及税金等，这些都应该计入企业的生产成本。根据易贸的数据统计，目前国内企业这方面的成本约占整个电解铝生产成本的13%，按近期电解铝市场价格为12280元/吨计算，这方面的成本为2029元左右，那么一吨电解铝的总成本为17637元左右。
铝电解多功能天车基础知识
铝电解多功能天车基础知识 多功能机手培训复习材料 铝电解天车又称铝电解多功能机组,其英文名为product tending machine,简称PTM,它是现代预焙阳极铝电解生产的关键设备,适用预焙阳极铝电解工艺生产,能满足铝电解车间高熔盐、大电流、强磁场、多粉尘HF烟气的工作环境,下面就铝电解多功能机组的相关知识做一简单介绍:一、铝电解多功能机组的发展 目前国内铝行业发展如雨后春笋般突飞猛进,老企业也不断地改造扩大产能,特别是大型预焙电解槽的出现,对铝电解多功能机组的要求也越来越高,各企业都视先进的设备为第一生产力,作为企业发展竞争的首要优势。 <一>、铝电解多功能机组的分类 预焙槽在电解车间的配置方式有横向配置和纵向配置两种,预焙槽按进电方式可分为两点进电槽和大面多点进电槽。合理设计的多点进电槽具有较好的三场分布,生产指标好,因而得到了广泛应用。目前,横向配置多用于新建铝厂;纵向配置国外多见。根据工艺配置和电解槽进电方式的需要,铝电解多功能机组可分成电解多功能机组和地面小车两大类。电解多功能机组按功能的配备可分为全功能电解多功能机组和简易电解天车两大类,其区别主要在于前者具有全自动更换阳极装置和自己配备有打壳动力源,而后者只有阳极提升、下降机构,同时兼作出铝用。铝电解多功能机组按操纵方式可分为驾驶室操纵机组和遥控机
组两种形式。驾驶室操纵机组按驾驶室及工具的配置位置又有高位机组和低位机组之分。 地面小车有:打壳换极车、加料车、出铝车等。 <二>、铝电解多功能机组的技术现状 目前铝电解多功能机组普遍采用了起重机械和工程技术、液气压传动技术、电子技术和最新的科研成果。 电解多功能机组普遍采用桥式起重机的桥架作为机组机构,在桥架上配置有多个工具机构的工具小车、出铝小车、电葫芦等。 (1)行走传动系统电解多功能机组高位机组,采用的是多极电机或电阻调速。 (2)主小车主小车主要功能:打壳和覆盖氧化铝,更换阳极。主小车可分为高位两种。低位机组主要用于两端进电电解槽,为了便于供电和供气安装有滑环装置,该处故障率较高,随着电解槽的发展,此种车型生产的越来越少。高位机组 主要用于多点进电电解槽,打壳机构和下料机构为可伸缩,取消了滑环装置,回转可在270°之内任意旋转。(3)出铝小车目前国内出铝小车有两种:一种为单独小车结构,另一种为工具小车结构,即提升机构位于工具小车上,前者较多,后者主要位于简易高位天车上。单独出铝小车又有两种构造方式,一种为硬钩型式,即提升机构在一固定导向框架内升降,受导向框架限制提升高度有限,应用功能较为单一,但吊运物品
铝电解工艺与控制
铝电解生产工艺与控制指南 第一部分热平衡分析与控制 在霍尔-埃鲁法中，能量是以两种方式供入的，一种是是以电能的方式供入，另一种是以碳燃烧的热能方式供入。电解槽的热平衡表达式为： Q热=W电+W碳-T△S-∑(H T-H298) 电解槽热平衡各影响因素的具体分析如下： 1.1 W电 电能热收入主要与槽电压和系列电流密切相关，在电解生产过程的正常情况下我们应力争保持槽电压和电流平稳，并尽可能减少阳极效应次数和效应持续时间，以维持热收入基本稳定。W电又是调节电解槽热平衡波动的最灵活，最方便的调控措施，因此生产中往往通过电流的变化来调整自然环境变化对电解槽热平衡体系的干扰，夏季适当降低部分电流，冬季适当提高部分电流以调整炉帮内外温差变化对电解槽散热能力的影响，从而保证炉帮基本稳定。通过保温料厚度来调节季节变化不但时间滞后而且对换极作业的浓度控制提出了更高的要求。对于原材物料的预热需求则采取短时间附加电压的方式来灵活的进行调节，这样可以提高对热平衡波动调节的针对性和及时性，个别槽的热平衡变化则通过设定电压的变更来灵活的进行调整。因此对于电能的调整必须坚持以适应电解槽的热平衡的需要为原则，力求节约。电流对热平衡的调整是系统的和长期的，不宜作频繁的变动，而电压对热平衡的调整则是灵活的和及时的，在其它条件不变的情况下电压对槽温的调节力度为日均电压提高10mv/天可以提高电解质和铝液温度3℃，而过热度提高必然增加热损失，电解槽热交换系数的典型值为500～1000W*m-2K-1,因此日均电压提高10mv实际只能提高1℃的槽温，但如果其它因素造成初晶温度降低或其它热损失增加则可能出现电压升高而槽温降低的异常现象。通过设定电压来调整槽温是滞后的，而根据热平衡变化采取短时间大幅度的电压附加方式及时调整各因素对槽温的干扰更符合电解槽的热平衡波动特性。 1.2 W碳 碳阳极的消耗也是电解槽热收入的重要来源，在950℃的电解生产环境下每公斤碳燃烧为CO2释放的热能约为7KWH，如果以240KA电解槽为例计算，每降低
铝电解工艺试题
一、填空题（每题1分，共15分） 1.滚铝是由于在电解槽内（水平磁场）与（纵向电流）相作用，产生一种向上的电磁力而造成的。 2.（电流分布）是研究热场、磁场、流场的基础。 3.炉帮伸腿长至阳极外边缘可使（水平电流）最小。 4.在电流不变的情况下，增大（阴极电流密度），有利于提高电流效率。 5.温度过高将导致铝的溶解度（增大）、溶解后（扩散速度）加快等，增加铝的二次损失， 6.铝的熔点为（660 ）℃。 7.提高极距对抑制铝的二次损失有益，因此应该通过改善（电解质成分）、（清洁电解质）等降低电解质电阻率的办法来提高极距。 8.弱酸性电解质有利于降低电解质（初晶温度），提高（电流效率）。 9.控制氧化铝浓度的依据是（槽电阻）—氧化铝浓度特征曲线。 10、电解槽的极距一般指（阳极底掌）到（铝液镜面）之间的垂直距离。 11、在冰晶石-氧化铝熔盐电解体系中,绝大多数电流是通过（钠离子）迁移的。 12、直流电单耗是由（电流效率）和 (槽平均电压 )决定的。 13、电解质中氧化铝的溶解量随分子比的降低而 (降低) 。 14、氟化镁能(减少)铝在冰晶石—氧化铝溶液中的溶解损失量。 15、氟化锂的主要优点是可明显提高电解质的(导电度)，同时降低电解质的(初晶点)。 二、选择题（20分） 1.某电解系列生产槽200台，当日发生阳极效应30个，那么当日系列效应系 数为（）次/日.台。 A、0.25 B、0.32 C、0.60 D、0.15 答案：D 2.铝液的密度要比电解质的大，一般两者相差（）g/cm3。 A、0.05 B、0.2 C、0.4 D、0.6 答案：B 3.添加MgF 能（）电解质的表面张力，促进炭渣分离。 2 A、增大 B、减小 C、不改变 D、取消 答案：A 4.分子比降低使电解质的挥发损失（）。 A、增大 B、减小 C、不改变 D、为零 答案：A 5.电解槽启动后期是指（）。 A、从开始启动到停槽之间 B、从启动结束到停槽之间 C、从启动结束到正常生产之间 D、从正常生产到停槽之间 答案：C 6.破损槽炉底修补后在工艺上应注意（）。 A、多造沉淀形成炉底结壳 B、保持低铝水平 C、保持适当低的电解温度和适当高铝水平 D、勤加工勤扒沉淀 答案：C
饱和电抗器在铝电解整流供电中的应用
饱和电抗器在铝电解整流供电中的应用 摘要：文章介绍了电解铝生产整流供电的特点，简述了饱和电抗器的工作原理，分析了电解铝生产整流供电系统中饱和电抗器调节整流器输出电流的原理，并对稳流系统做了简要介绍。 关键词：饱和电抗器整流器恒流控制稳流系统 0引言 电能是电解铝生产的重要能源，电解铝生产采用的是直流电，电能成本约占电解铝总成本的30%-40%。当直流电流通过电解槽时，一方面是利用它产生的热能将冰晶石融化成熔融状态，并保持恒定的电解温度；另一方面实现电化学反应，完成铝电解生产过程。铝电解生产供电有以下特点：①低电压、大电流的直流电；②直流电能生产的连续性；③直流电能供给的恒流性。 电解槽使用的直流电能通过硅整流装置供给。目前，国内大型整流设备除部分采用引进的可控硅整流装置外，大部分采用多相二极管整流，虽然可靠性高，但是当电网电压波动，或者电解槽发生阳极效应时会引起电解电流变化，电解电流的变化不但会破坏电解稳定的技术条件，而且使电解铝能耗大幅度增加。因此，为降低电解铝的能耗和稳定电解技术条件，采用二极管的整流器必须采取恒流控制的措施。恒定直流电流的调节方式一般为整流变压器有载调压与自饱和电抗器相结合的方式，有载调压为直流电压的粗调，自饱和电抗器为直流电压的细调，它是直流电流恒流控制的主要执行元件，调节直流电压的范围约为50～70V。 1饱和电抗器 1.1 概述 电解铝生产用硅二极管整流装置，当采用饱和电抗器与有载调压分接开关的联合调压方式时，饱和电抗器必须实现以下职能： ○1在有载调压分接开关的直流级差电压范围内起到细调作用； ○2减少有载调压分接开关的动作次数，以延长其检修周期和使用寿命，为此饱和电抗器的调压范围应大于有载调压开关的直流级差电压，通常不小于两级差电压，同时也不应小于电解一个阳极效应的电压（40-50V直流电压）；
电解铝工艺流程-编写
电解铝工艺流程 电解铝就是通过电解得到的铝，现代金属铝的生产主要采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。生产工艺流程如图1所示。
1. 铝电解工艺 直流电通入电解槽，电解槽温度控制在940-960℃，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以炭素体作为阳极，铝液做为阴极，使溶解于电解质中的氧化铝在槽内的阴、阳两极发生电化学反应。在阴极电解析出金属铝，在阳极电解析出CO和 CO气体。铝液定期用真空抬包析出，经过净化澄清后，浇铸成2 商品铝锭。阳极气体经净化后，废气排空，回收的氟化物等返回电解槽。 电解铝的主要设备是电解槽，现代铝工业主要有两种形式的槽式分别为自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽。以下为两种槽的比较： 图一：两种类型电解槽的比较 目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度 很大，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。从铝电解槽的发展来看，目前电流强度达到17-22KA的大型化各类阳极 电解槽，产铝量为1200-1500Kg/d，电能消耗降低到13.5KW*H。下图为一
种铝电解槽参数 图二：一种铝电解槽配置图 2. 电解烟气干法净化 2.1干法净化原理 干法净化就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的净化过程。具有吸附作用的物质称吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。铝电解含氟烟气的干法净化使用电解铝生产用的氧化铝，作为吸附剂吸附烟气中的氟化氢等大气污染物来完成对烟气的净化。氧化铝对氟化氢的吸附过程分三个步骤： （1）氟化氢在气相中不断扩散，通过氧化铝表面气膜到达氧化铝表
面。 （2）氟化氢受氧化铝离子极化的化学键力的作用，形成化学吸附。 （3）被吸附的氟化氢和氧化铝发生化学反应，生成表面化合物―氟化铝。氟化氢的吸附率可达98%~99%，沥青烟的吸附率在95%以上。载有氟和沥青烟的氧化铝由布袋除尘器分离后供电解使用。回收的氟返回电解槽可补充电解生产过程中损失的氟元素，沥青焦油返槽后可逐步被烧掉。 2.2干法净化工艺流程 图3干法净化工艺流程图 干法净化工艺流程包括电解槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风等五个部分，如图3所示。 （1）电解槽集气。电解槽散发的烟气呈无组织扩散状态，为了有效
电解铝厂220kV整流所综合自动化系统
#相关技术# 电解铝厂220kV整流所综合自动化系统 张斌 (沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001) 摘要:介绍了TranSys-220变电站综合自动化系统在电解铝厂220kV整流所中的应用。 关键词:电解铝厂;整流所;自动化系统 中图分类号:TM631+.30、TP273文献标识码:B文章编号:1002-1752(2008)10-73-4 Automatic system220kV rectifier station for aluminium smelter ZHANG Bin (Shenyang Aluminium and M agnesium Engineer ing and Research I nstitute,Shenyang110001,China) Abstract:This paper discus ses the application of TranSys-220transformer substation automatic system i n transformer substati on for220kV recti fica-tion stati on. Key words:alumini um smelter;rectifi cati on station;automatic system 霍煤鸿骏铝厂新建23万吨电解铝厂220kV变电整流所,由三部分构成。一部分为220kV GIS户内配电装置;一部分为由6台ZHSFPT B-110800/ 220直降整流变压器、12台ZHWF-2@40000/ 1200整流柜;另一部分为220/10kV总降压站。电解铝厂电解槽要求连续工作,而供电设备的效率、可靠性和利用率将成为操作者最为关注的因素,因此, 220kV变电整流所尤其需要一个完善的综合监控系统,以实现对整流所的综合自动化管理,确保安全、平稳供电。 T ranSys整流所综合自动化系统采用以SEL微机保护装置和PM L系列单元智能监控装置为核心的通信网络。该系统除提供完整的保护和监控功能外,还具有全面的事故报警、记录、分析功能。由于该系统采用单元结构,实现集中控制,分散安装,因此,结构简洁,功能全面,可靠性高。本综合自动化系统采用开放式、双机双网分层分布式结构,保护与监控之间、保护与保护之间、监控与监控之间相互独立设置,且装置本身工作不依赖于通讯,10kV分配电所的通讯利用智能通讯处理器接入上位机,上位机之间的通讯采用高速以太网,并预留扩充接口,以W INDOWS2000操作系统作为操作平台,采用标准的CLIET/SERVER方式,以TCP/IP为通讯协议。能实现局域网网络上的文件传输、资源共享、打印共享、数据库查询、集中监控等多种功能。 该系统具有一般微机远程监控系统的所有性能指标,抗干扰能力强,测控容量大,控制精度高,安全性好,系统的年可用率大于99.99%,系统的平均无故障运行时间大于50000小时。 1系统配置 整流所配电系统如图1所示。220kV户内配电装置采用双母线供电系统,设两回进线,1个母联,2组电压互感器,9回馈出线,两回进线各设一组计量用电压互感器。220kV配电装置共有13个间隔,保护单元配置于220kV户内配电装置相应的间隔内。对于220kV进线、母联、整流变、动力变,为了提高系统的可靠性和电气维护的方便,以单个间隔(共12个)为对象,独立设置监控(DI、DO、AI),不允许把不同间隔的DI、DO、AI混合接入一个保护单元中,保护单元采用交流采样技术,直接测量全部电参数和计量功能,具有高次谐波分析功能,同时具有电压电流故障录波功能。 收稿日期:2008-01-28
电解铝工艺流程
电解铝工艺 电解铝 - 简介 电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 电解铝 - 工艺流程 电解铝生产过程 铝电解工艺流程：现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3 3eˉ=Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。其生产工艺流程如下图： 氧化铝氟化盐碳阳极直流电 ↓↓↓↓ ↓ 排出阳极气体------ 电解槽
↑↓↓ 废气←气体净化铝液 ↓↓ 回收氟化物净化澄清 ↓↓↓ 返回电解槽 浇注轧制或铸造 ↓↓ 铝锭线坯或型材 电解铝 - 产业特点 电解铝 世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是CO2，以及以HF气体为主的气-固氟化物等。CO2是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其温室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且会对臭氧层造成不同程度的影响。HF则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。
铝电解固体废弃物简介.
铝电解槽废弃固体材料的综合利用 一、废旧阴极炭块的无毒化处理及综合利用 1、前言 2014年我国原铝产量约2400万t （见表1），预计2015年全国电解铝产量将超过 3000t，原铝产量连续 11年居世界第一位。我国铝电解工业的技术装备水平已经进入世界先进行列，300KA、400KA 500KA系列 大型铝电解系列已逐渐成为我国的主流电解槽，其经济技术指标也达到国际先进水平。 但我国的电解槽寿命与国外先进水平还有一定的差距。我国电解槽寿命一般在5?6年，而国外可以达 到7?8年。铝电解槽在使用一段时间之后就要进行停槽大修。电解槽停槽后于槽钢壳中取出的废旧阴极炭块是铝电解过程中产生的数量巨大的固体废料，目前，我国在铝电解生产过程中产生的废旧阴极碳块大多采用堆存或填埋处理，而废旧阴极炭块是含氟量极高的危险废弃物，又由于废旧阴极炭块常含有少量的氰化物，这些氟化物和氰化物对环境将造成非常不好的影响，因此需要进行无害化处理。 通常情况下，每生产1t原铝约产生10?15kg废旧阴极炭块。照料此推算，目前我国每年将产生约22万t的废旧炭阴极，相当于每年丢弃电解质6万t，丢弃能源材料阴极炭 7万t，同时有约3万t有害氟化物和约 450t剧毒氰化物威胁着电解铝厂当地的生态环境，既浪费了价格不菲的电解质和阴极炭，又带来了严重的环境污染问题。如果加以利用，变废为宝，既能保护环境，又可以解决资源问题，符合我国可持续发展战略的要求。 表1 : 2014年1?12月我国主要地区原铝产量统计表 我国主要地区铝电解产生固体废料统计表 我国主要地区铝电解槽大修需用侧部异型炭块统计表 我国主要地区铝电解槽焙烧启动需用炭粒统计表
电解铝系统整流柜重点技术要求
电解铝系统整流柜重点技术要求 伴随着电解工艺水平的发展和进步，国内的整流装备制造水平也得到了较大的发展和进步，近10年来，建设投产的电解铝工程，整流机组设备从直流传感器、直流大电流隔离开关到调压整流变压器、整流器均采用的是国内制造商自行研制、开发、制造的设备，为我国电解铝工业的发展和建设做出了巨大的贡献。 整流机组作为电解铝系列供电的核心设备，其重要性可想而知，一旦发生严重故障不仅直接影响电解系列的正常生产，而且产生的直接和间接损失更是无法估计的。 然而，近10几年以来随着单系列电解铝产能越来越大，整流装置的单机容量、直流额定输出电压、电流及供电电源电压、电网容量等都已达到了较高的水平，对整流装置设计、制造、运行和维护的水平等要求很高，可是，一段时间以来，对调压整流变压器的要求只停留在主接线、型式结构、损耗、外形尺寸等，而对整流器的要求只注重对主要元件的参数、整机损耗及整流柜外形尺寸等的要求，对整流机组内部的其它重要细节要求得很少，这样调压整流变压器与整流器的整体配合、结构制造和辅助元器件的选择安全由制造商确定，缺少了一个统一规范的约束，也为后来的长期稳定运行留下了许多问题。 整流机组的控制、保护、结构等存在的问题 随着大型电解铝系列的开发和应用，系列直流电压越来越高，电流越来越大，对整流所的装备水平及设计要求也应相应提高，本应该进行深入研究提出相应的对策，对整流所的整体设计加以完善。然而，由于前几年电解铝厂项目集中大面积快上，没有对整流机组设备及整流所设计作更多细致的工作，只是一味地提高直流电压，加大直流电流。 近两年来通过与国际知名公司的交流接触使我们对国外的一些设计理念和技术要求有了一定的了解，加上近期连续不断地出现整流所事故，通过分析故障的原因和经验教训的总结，我认为一直以来我们所作的整流所设计特别是高电压大系列电解铝整流所设计，无论是整流机组设备本体的装备水平、设计水平和整流机组的系统设计，在控制、保护、结构等诸多方面都存在一定的问题。比如：
浅谈铝电解生产工艺技术
浅谈铝电解生产工艺技术 1．生产工艺 (1)工艺机理铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法。所谓冰晶石－氧化铝融盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成的多相电解质体系，即为Na2AIF6-A12O3二元系和Na3AIF6-AIF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。 能够传导电流和在电流通过时改变自己成分的液体叫做电解质。 许多年以来，铝电解质一直以冰晶石为主体，其原因如下。 ①纯冰晶石不含析出电位（放电电位）比铝更正的金属杂质（铁、硅、铜等），只要不从外界带入杂质，电解生产可以获得较纯的铝。 ②冰晶石能够较好的溶解氧化铝，在电解温度950-970℃时，氧化铝在冰晶石溶液中的溶解度约为10％（质量）。 ③在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比同温度的铝液的密度小，它浮在铝液上面，可防止铝的氧化，同时使电解质和铝很好地分离，这既有利于电解过程，又简化了电解槽结构。 ④冰晶石有一定的导电能力，这样使得电解液层的电压降不至过高。 ⑤冰晶石熔液在电解温度下有一定的流动性，阳极气体能够从电解液中顺利地排出，而且有利于电解液的循环，使电解液的温度和成分都比较均匀。 ⑥铝在冰晶石熔液中的溶解度不大，这是提高电流效率的一个有利因素。 ⑦冰晶石熔液的腐蚀性很大，但碳素材料能抗受它的侵蚀，用碳素材料作内衬建造电解槽基本上可以满足生产的要求。 ⑧在熔融状态下，冰晶石基本上不吸水，挥发性也不大，这将减少物料消耗并能保证电解液成分相对稳定。 以上所述有的是冰晶石的优点，也有的是它的缺点，如纯冰晶石的熔点较高（1008.5℃），导电性能不好和腐蚀性强，以及氧化铝在其中的溶解量不大等，这些导致了熔盐电解法生产
铝电解供电整流设备的常见问题及选型注意事项
铝电解供电整流设备的常见问题及选型注意事项伴随着电解工艺水平的发展和进步，我国的整流装备制造水平也得到了较大的发展和进步，近10年来，建设投产的电解铝工程，整流机组设备从直流传感器、直流大电流隔离开关到调压整流变压器、整流器均采用的是国内制造商自行研制、开发、制造的设备，为我国电解铝工业的发展和建设做出了巨大的贡献。 整流机组作为电解铝系列供电的核心设备，其重要性可想而知，一旦发生严重故障不仅直接影响电解系列的正常生产，而且产生的直接和间接损失更是无法估计的。 然而，近10几年以来随着单系列电解铝产能越来越大，整流装置的单机容量、直流额定输出电压、电流及供电电源电压、电网容量等都已达到了较高的水平，对整流装置设计、制造、运行和维护的水平等要求很高，可是，一段时间以来，对调压整流变压器的要求只停留在主接线、型式结构、损耗、外形尺寸等，而对整流器的要求只注重对主要元件的参数、整机损耗及整流柜外形尺寸等的要求，对整流机组内部的其它重要细节要求得很少，这样调压整流变压器与整流器的整体配合、结构制造和辅助元器件的选择安全由制造商确定，缺少了一个统一规范的约束，也为后来的长期稳定运行留下了许多问题。 整流机组的控制、保护、结构等存在的问题 随着大型电解铝系列的开发和应用，系列直流电压越来越高，电流越来越大，对整流所的装备水平及设计要求也应相应提高，本应该进行深入研究提出相应的对策，对整流所的整体设计加以完善。然而，由于前几年电解铝厂项目集中大面积快上，没有对整流机组设备及整流所设计作更多细致的工作，只是一味地提高直流电压，加大直流电流。 近两年来通过与国际知名公司的交流接触使我们对国外的一些设计理念和技术要求有了一定的了解，加上近期连续不断地出现整流所事故，通过分析故障的原因和经验教训的总结，我认为一直以来我们所作的整流所设计特别是高电压大系列电解铝整流所设计，无论是整流机组设备本体的装备水平、设计水平和整流机组的系统设计，在控制、保护、结构等诸多方面都存在一定的问题。比如： （1）设置完善可靠的直流侧逆流保护是整流装置系统保护的重要手段，然而，由于国产的逆流保护装置不够完善，直接购买国外的造价又高，因此，许多铝厂没有设置该保护； （2）整流柜内的弧光探测保护可以有效地检测到整流柜内微小的事故
铝电解质化学分析方法
铝电解质化学分析方法第2部分：分子比的测定三氯化铝滴定法 （行业标准编制说明） 送审稿 云南云铝润鑫铝业有限公司 2019年9月30日
一、工作简况 1 立项的目的和意义 在铝电解生产中，铝电解质的酸度是一项很重要的技术指标，如何测定和控制酸度对铝电解过程至关重要。电解质酸度有三种表示方式：K1，NaF/AlF3 摩尔比（我国采用并称其为分子比）；K2，NaF/AlF3 重量比（北美洲采用）；F，游离AlF3（%）（西欧采用）。 铝电解质是铝电解时溶解氧化铝并把它还原为金属铝的反应介质。铝电解质决定着电解过程温度的高低及电解过程是否顺利，并在很大程度上影响着铝电解的消耗、产品质量和电解槽寿命，是成功进行铝电解必不可少的组成部分之一。铝电解质的物理化学性质，对铝电解生产十分重要，随着生产的发展，为改善铝电解质的物理化学性质，人们在铝电解质中加入各种添加剂，电解质的组成变得越来越复杂，分子比是铝电解操作参数中一项重要的经济指标之一。传统电解铝工艺采用以高分子比为特征的工艺技术，分子比可在较大的范围内变化，因此对分子比控制没有严格的要求。然而随着分子比的降低，电解铝过程的工艺参数的变化范围显着变小，对外界的干扰愈来愈敏感，分子比控制的稳定性对电解槽的稳定性起着决定性的作用，因此传统的依赖人工凭经验调整分子比的做法很难保障电解槽在低分子比下稳定运行，对分子比的调整还处于半成熟状态。为了实现低分子比操作，一方面需不断改进电解槽的设计水平和控制水平，另一方面需探索最适宜的电解质组成和简单、快捷、准确分子比的测定方法。 目前，行业标准YS/T739-2010《铝电解质分子比及主要成分的测
铝电解预焙阳极电解槽的介绍与展望
铝电解预焙阳极电解槽的介绍与展望摘要：本文主要是对电解铝工业生产中的主要设备——电解槽的相关介绍，重点讲述预焙阳极电解槽的相关技术参数、指标、工艺等指数。其后介绍现代关于铝电解槽的新工艺、新设备。 关键词：电解槽预焙阳极阳极炭块阴极炭块 电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 abstract: this article is mainly to the aluminum industrial production of main equipment-electrolytic cell related introduction, focuses on pre-baked anode cell related technical parameters, index, craft index. Introduced by modern about aluminum cell of new technology, new equipment. Key words: pre-baked anode cell anode block cathode carbon blocks Aluminum electrolytic aluminum is through get. Modern aluminum industrial production adopts BingJingShi-alumina melts salt by electro-dialysis. Molten BingJingShi is solvent, alumina as solute, with carbon body is used as an anode, liquid aluminum as a cathode, ventilation with powerful dc, in 950 ℃-970 ℃, the poles in the electric in the electrochemical reactions, both electrolysis. 1 预焙阳极电解槽的介绍 电解槽是电解炼铝的核心设备，一百多年来铝电解槽的结构有了许多改进，其中以电解阳极的变化最大。其经历的顺序大致是：小型预备阳极→侧部导电自焙阳极→上部导电自焙阳极→大型不连续预焙阳极→中间下料预焙阳极。 预焙阳极电解槽 该电解槽由阳极装置、阴极装置和导电母线系统三大部分组成。 1.1 阳极装置 它包括三部分：阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降机构 1.1.1 阳极炭块组 预焙槽有多个阳极炭块组，每一组包括2～3块预制炭块。炭块、钢爪、铝导杆组装成电解用阳极。钢爪由高磷生铁浇铸在炭碗中，与炭块紧紧地黏在一起，铝导杆则是采用渗铝法和爆炸焊与钢爪焊在一起的。铝导杆通过夹具与阳极母线大梁夹紧，将阳极悬挂在大梁上。炭块组数取决于电解槽的电流强度、阳极电流密度以及炭阳极块的几何尺寸。如180KA预焙槽，若阳极电流密度为0.7A/cm2左右，阳极规格为1520*585*535（mm)，即可算出阳极炭块为30炭。 1.1.2 阳极母线大梁 阳极母线大梁承担着整个阳极的重量，并将电流通过阳极输入电解槽。它由铸铝制成，由升降机构带动上下移动，以调整阳极的位置。 1.2 阴极装置 它由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体三部分组成。 1.2.1槽壳 铝电解槽的槽壳是用钢板焊接，或铆接而成的敞开式六面体。分为有底和无底槽壳；并有背撑式和摇篮式两种。目前多采用有底槽。 无底槽壳是个空的框架，底没有钢板。槽壳四周和底部用钢筋和工字钢加固。
铝电解智能控制系统
包头新恒丰能源有限公司 600KA电解铝工程计算机控制系统招标技术条件 1.总则 本技术条件使用于包头新恒丰能源有限公司600KA电解铝工程计算机控制系统。 本技术条件仅提出一些基本的要求，乙方应提供技术先进、性能完善、成熟可靠的产品以满足用户的需要。 本次招标范围：（252）台槽控机及上位机系统。 2.地理环境 年平均环境温度： 4.8 °C 海拔高度：1377-1401.7m 最高温度：38.6 C 最低温度：36.1 C 电源相数：3相 安装方式：壁挂式安装 3.工作环境 温度：-36.1~60C 相对湿度：<80% 磁场强度：150咼斯 供电电源：隔离交流380V士10%, 50Hz士2%二相五线制 隔离交流220V± 10%,50Hz±2% 二相二线制模拟电流信号：4~20mA 和0~5V
一、主要技术要求 铝电解槽计算机控制系统是铝电解生产的关键技术装备，是铝电解槽技术不可分割的组成部分，是铝电解槽技术经济指标能否实现的关键技术因素之一。 本电解生产系列的槽型为600KA预焙阳极铝电解槽。根据该电解槽的技术要求，铝电解槽计算机控制系统与槽控机必须与该槽型的原则要求相适应。控制系统应采用集散式多级分布控制和决策管理相结合的结构形式；控制系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便；本工程拟采用的铝电解槽计算机控制系统与槽控机投运后应确保本电解生产系列采用的600KA铝电解槽能达到国内领先的技术经济指标。 二、控制系统的主要技术要求 2.1控制结构： 2.1.1 一台槽控机控制一台电解槽，每63台槽为一个工区，每个车间分为二个工区，每个车间由一台上位机进行数据通讯。上位机至电解厂房之间的通讯采用单模光缆为通信介质（通讯使用的光- CAN转换（或者以太网）设备采用通用设备）。 2.1.2上位管理级由环型网络结构组成以太网，并通过交换机接入公司局域网和以太网。 2.1.3整个系统须采用“槽控机--区域监控微机--计算机局域网（网络数据库）--终端用户”分布式体系结构。主要由槽控机、区域监
铝电解电容生产步骤(附图)
铝电解电容器生产工艺流程（附图片） (2009/12/18 15:19) 铝电解电容器主要原材料: 阳极箔、阴极箔、电解纸、电解液、导箔、胶带、盖板、铝壳、华司、套管、垫片等 生产工序 切割、卷绕、含浸、装配、老化、封口、印刷、套管、测量、包装、检验等 电解电容原材料分切 小型电解电容器自动卷绕机
大型电解电容器自动卷绕机 电解电容芯子含浸 电解电容高温老化 电解电容性能测试
铝电解电容制造进程： 第一步：铝箔的腐化。 倘若拆开一个铝电解液电容的外壳，你会看到内里是几多层铝箔和几多层电解纸，铝箔和电解纸贴附在一起，卷绕成筒状的机关，这样每两层铝箔中间便是一层吸附了电解液的电解纸了。 铝箔的制造要领。为了增大铝箔和电解质的战争面积，电容中的铝箔的外观并不是平滑的，而是通过电化腐化法，使其外观形成崎岖不屈的形状，这样不妨增大7~8倍的外观积。电化腐化的工艺是较量庞杂的，此中涉及到腐化液的种类、浓度、铝箔的外观状态、腐化的速率、电压的动态均衡等等。 第二步：氧化膜形成工艺。 铝箔通过电化腐化后，就要运用化学方法，将其外观氧化成三氧化二铝——也便是铝电解电容的介质。在氧化之后，要仔细检讨三氧化二铝的外观，看是否有雀斑也许龟裂，将不足格的清除在外。 第三步：铝箔的切割。 这个措施很简单明白。便是把一整块铝箔，切割成几多小块，使其适当电容制造的必要。 第四步：引线的铆接。 电容外部的引脚并不是直连接到电容内部，而是经过内引线与电容内部连结的。因此，在这一步当中我们就必要将阳极和阴极的内引线，与电容的外引线经过超声波键正当连结在一起。外引线通常采纳镀铜的铁线也许氧化铜线以削减电阻，而内引线则直接采纳铝线与铝箔直
铝电解槽用干式防渗料
铝电解槽用干式防渗料（征求意见稿） 编制说明 中国铝业股份有限公司郑州研究院二О一二年四月
编制说明 一、工作简况 1、任务来源 根据全国有色金属标准化技术委员会2011清远年会的安排，由中国铝业股份有限公司郑州研究院承担《铝电解槽用干式防渗料》标准的起草工作，由XXX、XXX、XXX单位参与起草。 2、标准负责起草单位简况 中国铝业股份有限公司郑州研究院是国内唯一的从事铝、镁轻金属研究的专业性机构，成立于1965年，一直致力于行业重大、关键、共性技术的开发研究，包括大型预焙铝电解槽、皮江法炼镁、氧化铝的砂状化、选矿拜耳法等国家重点科技攻关项目的研究。拥有铝土矿处理、氧化铝工艺、铝用炭素和电解铝工艺、镁冶炼工艺、化学品氧化铝和轻金属材料工艺、轻金属检测等技术领域的研究实验室，具有完善的铝、镁基础理论研究技术平台，包括TEM、SEM、EDS、XRD、XRF、IC等在内的大型仪器设备50余套，建有世界上最大的氧化铝中间试验厂和电解铝中间试验厂，以及铝土矿综合利用试验基地，同时依托郑州研究院设立了国家铝冶炼工程技术研究中心、国家轻金属质量监督检验中心和中国铝业股份有限公司博士后科研工作站。郑州研究院是国际标准化组织ISO/TC79、ISO/TC129、ISO/TC226在国内的主要技术支撑单位，在全国有色金属标准化技术委员会的直接领导下，承担了轻金属行业大部分分析检测方法标准的起草或修订工作，近今年来，作为负责起草单位，完成了《铝土矿石化学分析方法》、《镁及镁合金化学分析方法》、《铝用炭素材料检测方法》等多个系列160项标准的起草或修订。 3、主要工作过程（征求意见过程，讨论会、预审会的情况）及主要工作内容 郑州研究院接受任务后立即成立标准编制小组，确定工作方案，根据现有标准以及实验室试验数据加上搜集到的数据和资料，编辑完成了本稿。 二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据
铝电解的基本原理是什么
1、铝电解的基本原理是什么？ 答：固体氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，形成具有良好导电性的均匀熔体，采用炭素材料做阴阳两阳，当通入直流电以后，即在两极发生电化学反应，在阳极得到气态物质，阴极得到液态铝，其过程简单的描述为：溶解的氧化铝——液态铝（阴极）+气态物质（阳极） 铝的工业生产全部采用活性阳极（炭阳极）。采用炭阳极生产时，随着电解过程的进行，阳极炭参与电化学反应，生成碳的化合物—二氧化碳，反应式为： 其电极反应过程为： 阴极： 阳极： 2、电解质的主要性质有哪些？ 答：（1）初晶温度，初晶温度是指混合物液体开始形成固态晶体的温度。（2）密度。生产中，为了增大密度差，应尽可能减小电解质的密度，以增大铝液与电解质的密度差，有利于铝液分离，提高电流效率。（3）粘度。工业铝电解采用的是酸性电解质，它随着电解质分子比的降低，粘度减小，反之则增大。（4）导电度。导电度也称比电导或电导率，它是物体导电能力大小的标志，通常用电阻率的倒数来表示。（5）表面性质。表面张力和湿润性，表面张力是指用来抵消表面单位长度上的收缩表面的力。液相、固相间的表面性质通常用湿润性来表示。（6）挥发性。指液体在低于沸点的状态下，分子以气态逸出的
程度。（7）氧化铝在电解质中的溶解度. 3、应用电解生产的添加剂应满足那些条件？ 答：1、在电解过程中不参与电化学反应，以免电解出其他元素而影响铝的纯度。 2、能够对电解质的性质有所改变。 3、对氧化铝溶解度的影响不能太大，吸水性和挥发性要小。 4、来源广泛，价格要低廉 4、两极副反应有哪些？ 答：1、阴极负反应：铝的溶解反应；金属钠的析出；碳化铝的生成。 2、阳极副反应： 4、阳极效应的机理学说的哪些？ 答：1、湿润性理论；2、氟离子放电理论；3、静电引力理论；4、综合理论（1。2） 5、阳极效应发生的共同特点是什么？ 答：电解质中氧化铝浓度降低，在工业电解槽上，当在正常状态下并在适当低的温度下电解时，阳极效应趋向于较低的氧化铝浓度（0.5%—1.0%）发生，当电解质温度过低时，效应可在2%左右浓度下发生，若电解质过热时，则不会发生阳极效应。
220kV电解铝整流系统设计
昆明理工大学成人高等教育 毕业设计（论文） 某年产30万吨电解铝 220kV整流系统初步设计 姓名：黄初同 学号： 1341530010313 专业：电气工程及其自动化 年级： 2013级 学习形式：函授▇夜大□脱产□ 学习层次：高起本□专升本▇高起专□ 函授站：昆明站
目录 摘要 ........................................................................ I 前言 ....................................................................... I I 第一章电气一次主接线设计 (1) 1.1 铝电解负荷对供电的技术要求 (1) 1.2 主接线方案的初步比较 (2) 1.3 一次主接线系统图 (3) 1.4 220kV GIS开关站配置 (4) 1.5 220kV GIS开关站保护装置 (4) 第二章整流机组方案确定 (4) 2.1 电解工艺条件 (4) 2.2 整流机组应满足生产工艺的技术参数 (5) 2.3 整流机组基本介绍 (5) 2.4 整流机组相数的选择 (7) 2.5整流机组调压方案的选择 (7) 2.6 整流机组调压方法的选择 (8) 2.7 整流机组的移相 (8) 2.8 额定参数计算 (11) 2.9 整流机组方案的最终确定 (13) 第三章整流器 (13) 3.1 整流器的主要结构及技术参数 (13) 3.2 整流柜工作原理 (15) 3.3 整流柜主电路联结 (18) 3.4 整流装置保护 (21)
3.5 整流器冷却系统 (23) 第四章整流所辅助配置 (24) 4.1 整流所交直流自用电 (24) 4.2 功率因数补偿及谐波治理 (24) 4.3 整流所区域防雷及接地 (24) 4.4 变压器事故油池 (24) 4.5 照明 (24) 结论 (25) 总结与体会 (26) 谢辞 (27) 参考文献 (28) 附录 (29)