范文一：电解铝工艺

电解铝工艺

电解铝就是通过电解得到的铝.

重要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al+3O2。

电解铝工艺

采用冰晶石――氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质被溶解，以碳素作为

阳极（预焙阳极块），铝液作为阴极，通入直流电流后，在940?～970?下，电解槽两极上进行电化学反应，即电解。

*阳极产物主要是二氧化碳，和一氧化碳气体，但其中含有一定量的氟化氢（HF）等有害气体和固体粉尘，须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，在混合炉内净化澄清之后，

浇注成铝锭，或生产成线坯，型材等。

铝的诞生与发展史

1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通人氯气后加热得到NaCl，AlCl3复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。这时的铝十分珍贵，据说在一次宴会上，

法国皇帝拿破仑第三独自用铝制的刀叉，而其他人都用银制的餐具。泰国当时的国王曾用过

铝制的表链；1955年巴黎国用博览会上，展出了一小块铝，标签上写到：“来自粘土的白银”，

并将它放在最珍贵的珠宝旁边，直到1889年，伦敦化学会还把铝和金制的花瓶和杯子作为贵

重的礼物送给门捷列夫。1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾

土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。

近一个世纪的历史进程中，铝的产量急剧上升，到了20世纪60年代，铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位，这时的铝已不单属于皇家贵族所有，它的用途涉及到许多

领域，大至国防、航天、电力、通讯等，小到锅碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常广

泛, 不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用。

二、铝及其合金

纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，大量用于制造电

线、电缆、无线电工业以及包装业。它的导电能力约为铜的三分之二，但由于其密度仅为铜

的三分之一，因而，将等质量和等长度的铝线和铜线相比，铝的导电能力约为铜的二倍，且

价格较铜低，所以，野外高压线多由铝做成，节约了大量成本，缓解了铜材的紧张。

铝的导热能力比铁大三倍，工业上常用铝制造各种热交换器、散热材料等，家庭使用的

许多炊具也由铝制成。与铁相比，它还不易锈蚀，延长了使用寿命。 铝粉具有银白色的光泽，常和其它物质混合用作涂料，刷在铁制品的表面，保护铁制品免遭腐蚀，而且美观。由

于铝在氧气中燃烧时能发出耀眼的白光并放出大量的热，又常被用来制造一些爆炸混合物，

如铵铝炸药等。

冶金工业中，常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧化铁粉混合，引发后即发生剧烈

反应，交通上常用此来焊接钢轨；炼钢工业中铝常用作脱氧剂；光洁的铝板具有良好的光反

射性能，可用来制造高质量的反射镜、聚光碗等。铝还具有良好的吸音性能，根据这一特点，

－些广播室，现代化大建筑内的天花板等有的采用了铝。纯的铝较软，1906年，德国冶金学家维尔姆在铝中加入少量镁、铜，制得了坚韧的铝合金，后来，这一专利为德国杜拉公司收

买，所以铝又有“杜拉铝”之称，在以后几十年的发展过程中，人们根据不同的需要，研制

出了许多铝合金，在许多领域起着非常重要的作用。

在某些金属中加入少量铝，便可大大改善其性能。如青铜铝（含铝4％～15％），该合金具有高强度的耐蚀性，硬度与低碳钢接近，且有着不易变暗的金属光泽，常用于珠宝饰物和

建筑工业中，制造机器的零件和工具，用于酸洗设备和其它与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的

设备；制作电焊机电刷和夹柄；重型齿轮和蜗轮，金属成型模、机床导轨、不发生火花的工

具、无磁性链条、压力容器、热交换器、压缩机叶片、船舶螺旋桨和锚等。在铝中加入镁，

便制得铝镁合金，其硬度比纯的镁和铝都大许多，而且保留了其质轻的特点，常用于制造飞

机的机身，火箭的箭体；制造门窗、美化居室环境；制造船舶。

渗铝，是钢铁化学热处理方法的一种，使普通碳钢或铸铁表面上形成耐高温的氧化铝膜

以保护内部的铁。铝是一种十分重要的金属，然而，许多含铝化会物对人类的作用也是非常

重大的。

铝电解

铝电解的原理是使直流电通过以氧化铝为原料、冰晶石为溶剂组成的电解质，在950～970?下使电解质熔液中的氧化铝分解为铝和氧。由于比重的差别在阴极上析出的铝液汇集于电解

槽槽底，而在阳极上析出二氧化碳和一氧化碳气体（见熔盐电解）。铝液从电解槽中吸出，经

过净化除去氢气、非金属和金属杂质并澄清后，铸成各种铝锭,其流程示意见图3。 铝电解过程的电化学反应 冰晶石-氧化铝熔液具有离子结构,其中阳离子有Na+和少量Al3+,阴离子有AlF咶、AlF嬄和Al-O-F络合离子以及少量O2-和F-(见熔盐)。在温度1000?下,钠在析出电位大约比铝负250毫伏。由于阴极上离子的放电不存在很大的过电压，所以阴极

反应是：

Al3+（络合的）+3e??Al

而阳极反应是：

6O2-（络合的）+3C-12e??3CO2

铝电解过程的总反应式是：

2Al2O3+3C??4Al+3CO2

由于溶解在电解质熔体中的Al被CO2所氧化,引起电流效率降低，所以铝电解的总反应式实

际上应为：

式中N 为阳极气体中的CO2/(CO+CO2)体积百分比。

在冰晶石-氧化铝溶液中,Al2O3的含量一般保持3～5％，为了改善电解质的性质,通常添加铝、镁、钙和锂的氟化物。

铝的精炼

随着铝纯度的提高，它的抗蚀性、可塑性、导电性、反光性等性能愈好。精铝或高纯铝(含Al＞99.99％)供许多特殊部门使用。

精铝 以原铝为原料，用三层液电解法制取纯度为99.99％的铝。此法是美国人胡普斯 （W.Hoopes）发明，1922年开始工业化生产。槽内三层液体，各层密度不同：下层是 67％原铝加33％铜的合金（密度为3克/厘米3），用作阳极,其中铜是加重剂；中层是17％NaF、23％AlF3、60％BaCl2的电解质(密度为 2.7克/厘米3)，其中BaCl2是加重剂；上层是电解

产物精铝(密度为2.3克／厘米3)，用作阴极。电解温度为720～800?。电解槽槽壁用绝缘

材料（镁砖）砌筑。

精炼电解时，铝从阳极合金中转移到阴极上，而原铝中的杂质元素都留在阳极合金中，

使铝得到精炼。此法中的阴极电流效率达到97～99％。

高纯铝 以精铝为原料，用区域熔炼法、有机溶液电解法或两法兼用制得；含Al99.999％以上。精铝区域熔炼在卧式管状电炉中进行。铝中杂质硅、铁、铜、镁等的分配系数都小于

1，因而富集在液相内,经过12～15次重复熔炼后，可得Al＞99.999％的高纯铝。

有机溶液电解法可得到99.9995％的高纯铝。

如以有机溶液电解与区域熔炼串联，可制得超纯度铝。预先经过有机溶液电解的铝，再

经几次区域熔炼,可在最纯区段得到Al?99.9995％的产品。

范文二：电解铝工艺介绍

第一章铝电解的基本理论 1

第一章铝电解的基本理论

1.1铝的性质及用途

铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第二位。在地壳 中含量低于氧和硅而位居第三位。由于铝的化学性质很活泼，因而在自然界里 没有单质的金属铝存在，而是以含铝的各种化合物状态存在。铝的化合物在自 然界中分布极广，含铝的矿物有250种，但在工业上有开采价值的铝矿，只有 为数不多的几种。

铝是一种银白色的金属，具有一系列良好的性能。纯铝焙点为660冗，沸 点为2 500冗。

铝是一种很轻的金属。在常温下密度为2.7 即铝的质量为同体积 水重的2.7倍，但约为钢、铜的质量的三分之一。在铝中加人少量的铜、镁、 锰、铬、硅做成的合金，具有质轻强度大，可机加工性、物理和力学性能好，抗 氧化能力强等一系列优良性能，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最 为经济实用的结构材料之一。

铝有较好的抗腐蚀能力。暴露在空气中的铝块，很快氧化为一层致密的氧 化铝薄膜，可防止铝进一步氧化。因而在大多数环境条件下，包括在空气、水 〈或盐水〕、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性能。

铝的导电性良好，只比金、银、铜差一点。铝的导电性随其纯度而有所不 同，约为铜的导电率的619^，但制造同样导电率的电线所使用的铝的质量只有 铜的一半。因此铝广泛地用于电气、电子工业，如用来制造母线、电线、电动 机、电容器等。

铝的导热性能也很好，导热率为银的一半，比铁的大三倍。铝合金的导热 率是铜的509?609，所以工业上许多散热器、加热电器、热交换器等都是铝 制成的。

铝的可塑性好，可以加工成各种型材，虽然纯铝极软且富延展性，但仍可 靠冷加工及做成合金来使它硬化，用合金铝可以铸成形状复杂的零件，例如发 动机的气缸体及外壳，精密仪表上的零件等。

2 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一重要特性。铝是不能 自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的应用来说是重要的。铝无毒性， 通常用于制造盛装食品和饮料的容器。它的自然表面状态具有宜人的外观，它 柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。

铝的表面具有高度的反射性。辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地 被铝反射，而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收 性的，抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因而具有各种装饰用 途及具有反射功能性的用途。

铝在工业中用途很广，从19世纪末开始，铝成为在工程应用中具有竞争力 的金属，且风行一时。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具 有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属。自氧化铝-冰晶石熔 盐电解诞生开始，世界上首批以内燃机为动力设备的车辆问世，随之而来的便 是作为汽车业需用的、具有越来越大的工程价值的材料一一铝及其合金对汽车 工业的发展开始起重要的作用。

电气化也要求将大量质轻的导电金属铝用于长距离输送电，用于建造支撑 架空电缆网络所需要的塔架，以便于发电厂传输电能。铝工业的发展还不只限 于上述内容。铝在商业上应用于诸如镜框、门牌和餐用托盘之类的新颖物品。 铝制的炊事用具也成为市场上的一类商品。现在，铝已发展成具有各种各样用 途的材料，其范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到铝的应用的 影响。

铝最大的用途是在运输和建筑业。铝广泛地用在各种交通工具的制造上， 在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大的 应用，高强度钢线补强的铝缆，厨房用具则是铝最早的用途，在今日仍为一个 极为广大的市场。基于其化学抗药性，铝特别适合用在化学药品制造和储运的 构件上，铝对氧的亲和力很高，故也大量用于钢和铁的除氧剂。世界上的产铝 量集中于美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、巴西、挪威，上列国家的产铝量占 全球产量的609^以上。铝的供应来源除了原铝外，回收铝也占有很高的比例， 回收铝又分为旧料回收（主要来源是饮料罐和汽车废件）、新料回收（加工过程 中的铝屑）两种。由于环保意识升高，回收铝量年年创新高。

铝工业是产业关联度较高的产业，铝与原材料制造业和装备制造业的关系 非常密切。在我国，现有124个产业中，有113个部门使用铝产品，其中：在 101个物质生产部门中，有96个产业部门消耗铝冶炼产品或压延产品；在23 个非物质生产部门中，有17个产业部门消耗铝冶炼产品或压延产品。根据投 人产出表测

第一章铝电解的基本理论 3

算，原材料制造业消耗铝产品总量占全部124个产业消耗量的 32^ 6^，装备制造产业消耗铝产品总量占全部124个产业消耗量的58^ 3，原 材料制造业和装备制造业合计消耗占90^ 9。

制造业包括消费品制造业、原材料制造业和装备制造业，而这些产业都是 我国经济增长的发动机，产业结构优化的推动力。制造业加速发展，将会带动 国民经济保持较长的高速增长期。预计我国在今后一定时间里，仍将处在工业 化进程中。因此，作为工业基础的铝工业的发展状况就显得更加重要。我国经 济将继续保持相对较高的增长率，一方面对铝工业的发展提供了巨大的需求空 间，另一方面也更提高了铝工业在国民经济中的地位，增加了快速发展铝工业 的紧迫性。

1.2铝电解的基本理论知识

1.2.1 铝电解的基本原理

铝土矿石经过溶出，沉降分离，分解，焙烧等一系列工序处理得到固体氧 化铝，作为铝电解的原料。固体氧化铝溶解在焙融冰晶石焙体中，形成具有良 好的导电性均匀熔体，采用碳素材料做阴阳两极，当通入直流电后，即在两极 上发生电化学反应，在阳极上得到气态物质，阴极上得到液态铝，其过程简单 的描述为：

溶解的氧化铝通9直！电液态铝（阴极〕十气态物质（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，阳极碳参与电化学反应，生成碳的化合物一一二氧化碳（(^：)， 反应式为：

苜流由

八1203〈溶解 + 1.5^(固）^^2八1(液）十 1.5(^2

其电极反应过程为：

八1203〈固）人配合状〉。(^配合状〉

阴极：八配合状〉十^^人“液) 阳极：

0一〈配合状〕―知：^^原子） 20〈原

子)―以固)二⑶2〈气)

依据此原理随着反应不断进行，电解质熔体中的氧化铝、固体碳阳极不断 被消耗掉，因此，生产中需不断地向电解质熔体中添加氧化铝和补充碳阳极， 使生产得以连续进行。冰晶石在原则上不消耗，但在高温熔融状态下会发生挥 发损失2

4 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

和其他机械损失，因此，电解过程中也需做一定补充。除此之外，还需 向反应过程供给大量的直流电，吨铝的直流电能消耗为13000?15000 ^^ ‘、 以推动反应向生成铝的方向进行。

在实际生产中，阳极气体不完全是^0乂 二氧化碳），而是^0：和^0的混 合物，其中^0主要由电解过程中的副反应所产生，也称为二次气体。

1.2.2铝电解质及其性质

铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔盐叫电解质。在电解过 程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的重要条件之一。液体电解质主要 以冰晶石为溶剂以氧化铝为溶质而组成，其主要成分是冰晶石〈占859^左右）， 还含有一定数量的其他有用成分和杂质，如氧化钠、氧化铁、氧化硅等。冰晶 石的化学式为?^“？6，此种配比的冰晶石称为正冰晶石。正冰晶石在常温下 呈白色固体，其实测熔点约为1010冗，自然界中天然冰晶石的贮量极少，工业 上所用冰晶石均为化学合成产品。

冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比称为冰晶石的摩尔比（俗 称分子比〕，其表达式为：

冰晶石的塵尔比?-冰晶石中所含氟化钠摩尔数―^

冰曰日石的摩小比?-冰晶石中所含氟化铝摩尔数―?巧

工业上也将冰晶石中氟化钠与氟化铝的组成比用质量比表示其表达式为： 冰曰石的质旦比厂冰晶石中所含氟化钠成分的质量

^^

在关系上，摩尔比二质量比乂2 即8 = 1^2

摩尔比等于3〈质量比等于1.5〕的冰晶石形成的电解质称为中性电解质， 摩尔比大于3〈质量比大于1. 5〕的冰晶石形成的电解质称为碱性电解质，摩尔 比小于3〈质量比小于1 ^ 5〕的冰晶石形成的电解质称为酸性电解质。目前铝工 业上均采用酸性电解质生产。

铝电解质的性质，对铝电解生产十分重要。了解和掌握电解质的各种性 质，有助于指导实际生产条件的控制改善生产技术指标，提高生产效益。铝电 解质的性质主要指电解质的初晶温度、密度、导电度、粘度、表面性质、挥发性 等。下面分别介绍并叙述其与生产的关系。 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。熔点是晶体物质由固 态转变为液态的温度，所以初晶温度与熔点的物理意义是不同的。

电解质的初晶温度与其物质结构有关，纯的正冰晶石的熔点为1010冗，但 在其中添加固体氧化铝形成冰晶石-氧化铝均匀熔体电解质后，其初晶温度随 氧化铝

第一章铝电解的基本理论 5

含量增多而降低。当氧化铝的含量达到约109时，中性铝电解质熔体的 初晶温度达到最低点，约为960冗。电解质的摩尔比降低，其初晶温度也随之 降低，但氧化铝的溶解量却会降低。

对于铝电解而言，由于熔盐电解必须在高于铝熔点的温度下进行，因此铝 的熔点决定了熔盐电解的温度。在此前提之下，生产中需要电解质的初晶温度 越低越好，这样可以降低工作温度〈工作温度一般控制在初晶温度以上 10-15冗的范围〕。另外为了降低能耗和对反应器材料及保温性能的要求，改 善工人的工作环境，减小电解质的挥发损失，也希望在较低温度下进行电解， 因此生产中一般力求降低电解质的初晶温度。 2^密度

密度是指单位体积的某物质的质量，其单位为：8八“。 冰晶石在接近熔点处的密度为1. 112 ^^砠，随着温度升高，密度呈线性降

低。

在电解槽的正常生产过程中，槽内始终存在着两种不相互混合的液体层， 上层是电解质，下层是液体铝。如果电解质的密度与液体铝的密度相同或接 近，二者难以分层、分离，对生产则是极不利的。铝液和电解质的密度随着温 度升高而降低，由于两者的性质不同，他们的密度随温度升高而下降的速度不 同，这样就在同一电解温度下出现了密度差，从而保证两者能较好的分层。

影响电解质密度的因素较多，其中主要有电解质温度和添加物。电解质温 度升高其密度减少；反之，温度降低，电解质密度增大。氧化铝含量增多，密度 随之降低。而添加剂也可以改变熔盐电解质的密度。

在常用的各种添加剂中，喊和使电解质密度增大，而添加口？使 电解质密度减小。“203、与电解质中的冰晶石反应生成体积庞大的络合 离子，因而它们能使电解质密度减小。

熔融电解质的密度关系着电解质与产物的分离，希望二者密度不同，自然 分层，而且密度差愈大愈有利于生产。例如铝电解时电解质密度为2.08 ^^砠， 而液态铝为2.3 8八砠，铝水的密度比电解质大些，故沉于电解槽底部。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。 、-粘度

熔融电解质的粘度一般在1 乂⑴-?10 ^！)- ？^ ’ 8范围之内，数值是较 低的。粘度除影响电导外，对熔盐电解过程影响很大。

电解质的粘度影响电化学反应中的各种传递过程，如电解质的流动、气体 的析出、铝液的聚集、物料的沉降、电荷粒子的电迁移和扩散。 33333

6 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

电解质温度降低，则粘度增大；反之，则粘度减小。工业铝电解所采用的 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。

各种添加剂对冰晶石熔体的粘度都有一定的影响。4^03、^^2、均 使粘度增大，的影响尤为突出。41&、口？使冰晶石熔体的粘度减小。

除加入添加剂可使粘度变化外，熔盐中加入微量的固体粉末，如阳极炭 粒、氧化铝粉末等也影响粘度的大小。 屯导电度

导电度也称为比电导或电导率，它是物体导电能力大小的标志，通常用比 电阻（电阻率）的倒数来表示。显然，电解质的比电阻小，其导电度大，电解质 的导电就好，相反则差。

一般来说，电解质的导电度随温度的升高而增加。纯冰晶石的导电度，随 着温度升高，其导电度基本成线性增大。在电解质熔体中，随着氧化铝浓度的 增加，电解质的导电度减小。

工业电解质的导电度除受电解质成分的影响外，还受以下方面的影响： (^)电解质中的炭渣使电解质的电阻率增大。 ^悬浮在电解质中的氧化铝以及杂质也使电阻率增大。 在实际生产中，可以采用添加剂改变熔盐电解质的导电度，同时要考虑各 种因素的影响，力求提高电解质的导电度，降低电解质电阻，进而降低槽工作 电压，有利于降低生产能耗。 表面性质

(”表面张力：抵消液体表面积的收缩，必须克服液体内部质点的引力而 做功，我们把这个用来抵消表面单位长度上的收缩表面的力称为表面张力。

液相表面张力的大小不仅与自身性质有关，并且与相接触的相的性质也有 关。相接触的介质有三类，即气相、液相和固相。液相-气相间的表面性质称 为表面张力；液相-液相间的表面性质通常称为界面张力；液相、固相间的表 面性质通常用湿润性〈湿润角大小〉来表示。

生产中要求电解质与阳极气体之间有较大的表面张力，有利于阳极气体的 逸出；要求电解质与铝液之间应有较大的界面张力，这样可以降低铝在电解质 中的溶解速度，增大铝与电解质的分离速度。

〈2〉湿润性：液相对固相的湿润能力。液相对固相表面的湿润程度取决于其 表面张力的大小，如果液相质点相互间的吸引力小于与之接触的固相质点的吸 引力，则此液相在该固相表面上的张力就小，这样液相能够很好地湿润该固 相，否则，湿润性不良。

第一章铝电解的基本理论 7

固体的表面被液体湿润的程度可用湿润角、”表示。0〉90。表示液体对该 固体的湿润性不良，0角越大，湿润性越差。90。表示液体对该固体的湿润性 好，0角越小，湿润性越好，如图1 -1所示。

图1-1湿润性与湿润角的关系

生产中当阳极主反应是析气反应时，为了防止形成“气泡帘”，希望电解质 在阳极表面有良好的润湿性；电解质对阳极的湿润性好，可以使阳极气体迅速 脱离阳极表面，减小气膜电阻。但不宜太好，太好会造成电解质中的炭渣分离 困难。在阴极，若只是析出液态金属，并无气体析出时，则希望液态金属能较 好地湿润阴极表面，但又不希望电解质在电极表面的润湿性太好，因为只有这 样才能有效地阻止电解质向阴极内衬中渗透，减轻炉底破损，增加阴极炭块的 寿命，这本身就是一种矛盾，一定要控制得当才能实现。

6丨挥发性

物质的挥发性，一般是指液体在低于沸点的状态下，分子以气态逸出（蒸 发）的程度。挥发性通常用物质的蒸气压来表示。某种液体在某一温度下的蒸 气压力大，即说明其挥发性大，否则就小。蒸气压随温度升高而升高，到液体 的沸点时，蒸气压与大气压相等，液体沸腾。

蒸气压对熔盐铝电解生产具有实际意义，因为蒸气压愈高，熔盐愈易蒸 发，这样就引起熔盐电解质的挥发损失，而且增加了有害物的排放，造成对人 体的危害和环境污染，同时增加了原材料的消耗，这对生产都是不利的。因此 生产中要求电解质的挥发性要小。

实践测定，氟化盐的挥发损失占氟化盐消耗的329^，它是电解质成分中挥 发性最大的物质，为此在电解生产中为保持稳定的分子比必须定期向电解质中 补充氟化铝。

了.氧化铝在电解质中溶解度

氧化铝能溶解于冰晶石，这是构成冰晶石-氧化铝熔体的基础，但氧化铝 的溶解度小又是该熔体的缺点之一。氧化铝在冰晶石中的溶解度，一般在109

左右，

8 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

但是铝电解往往还添加了各种添加剂，如41；，嫩2，〔#2，口？等，其 结果是它们加入到熔体中，都存在一个共同的缺点，即使得氧化铝在冰晶石熔 体中的溶解度降低。目前，大型预焙解采用低分子比，低电解温度，低氧化铝 溶度〈29左右）和勤加工少小料的原则以确保固体氧化铝不至沉于槽底形成炉 底沉淀。

1.2.3添加剂对电解质性质的影响

在铝电解生产中为了改善电解质的性质，有利于生产通常向电解质中添加 各种添加剂，以达到提高电流效率，降低能耗的目的。 能满足电解生产添加剂的条件为：

(^)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； ^能够对电解质的性质有所改善； 〈3 ^对氧化铝溶解度的影响

不能太大，吸水性和挥发性要小； (^)来源广泛，价格要低廉

等。

目前还未找到能够同时满足上述要求的添加剂。能够部分满足上述要求的 添加剂有氟化铝〈〕、氟化钙〈(^；〕。氟化镁〈赠2〕、氟化锂〈口？〕、氯化 钠（^！口）。在工业上常使用的是氟化铝、氟化钙、氟化镁和氟化锂。

这几种常用添加剂都具有降低电解质初晶温度的优点，这对铝电解生产极 为有利，但又各具有其他优点和缺点。氟化铝的最大缺点是增大电解质的挥发 损失，从而恶化工人劳动条件，在早期无烟气集中收集和处理的自焙电解槽上 不能大量使用，一般将电解质分子比控制在2.6左右。近年发展起来的大型密 闭中间下料预焙槽，电解烟气可以集中收集和净化，从而扩大了氟化铝的应 用。对于密闭型大型预焙槽，电解质分子比一般都控制在2.6以下，有些已达 到二. 2左右〈氟化铝过量近109〕。氟化钙在降低电解质初晶温度方面稍逊于 其他几种，但氟化钙货源充足（一般使用天然萤石稍做加工即可〕，价格低廉， 故应用十分普遍。氟化镁也是较为理想的一种添加剂，在我国各电解铝厂使用 较多。氟化锂因其价格昂贵，这在一定程度上使其应用受到限制。常用的这几 种添加剂共同的缺点是降低氧化铝在电解质中的溶解度和溶解速度。生产中为 了减少其危害，通常采用低氧化铝浓度生产，使电解质中氧化铝浓度远未达到 饱和状态，这样可以保证固体氧化铝能及时溶解。

生产中为了有效地改善电解质的性质，通常将几种添加剂配合使用，控制 其含量，尽量发挥各自的优点，避开其缺点，这在生产实践中已收到良好效果。 目前较为普遍的是将氟化铝、氟化钙、氟化镁等添加剂同时使用，其总量控制 在129左右，这样可使电解质初晶温度降低到930冗左右，其他物理性质也不 受到明显

第一章铝电解的基本理论 9

的恶化。将电解生产工作温度控制在940?950冗范围内，能够获得较 好的生产技术经济指标。

1.2.4 两极副反应

在铝电解过程中，除了前面讲的两极主反应外，同时在两极上还发生着一 些复杂的副反应。这些反应的发生以及生成速率都将直接或间接地对生产技术 指标产生重要影响：或降低电流效率，或增加电耗，或破坏槽子的正常运行状 态，或对电解槽的寿命产生严重影响，给生产带来不利的影响。 1.阴极副反应

(”铝的溶解反应金属铝可部分地溶解在冰晶石熔体中。当把一块铝加 入到清澈透明的冰晶石熔体中时，立即可发现雾状的液流从铝块上散发出来， 溶液逐渐变浑浊。在电解过程中，处于高温状态下的阴极铝液和电解质的接触 面上，必然也有析出的铝溶解在电解质中去。

^金属钠的析出前已述及，在阴极的主反应是析出铝而不是钠，因为 钠的析出电位比铝的低。但是，随着温度升高，电解质分子比增大，氧化铝浓 度减小，以及阴极电流密度提高，钠与铝的析出电位差越来越小，而有可能使 钠离子与铝离子在阴极上一起放电，析出金属钠：

析出的钠少部分溶解在铝中，剩下的一部分被阴极碳素内衬吸收，一部分以蒸 气状态挥发出来，在电解质表面被空气或阳极气体所氧化，产生黄色火焰。 0〉碳化铝的生成在高温条件下铝可与碳发生反应生成碳化铝。

在电解槽大修拆出阴极碳素内衬时，常常发现炭缝、炭块表面和槽底结壳 中，甚至有时在固体电解质中有碳化铝物质。这说明在电解过程中，铝与碳发 生了反应。碳化铝的生成机理目前有以下几种认为：

其一是在高温病槽中，电解质中的炭渣不能很好地被分离出来，使电解质 含碳，冰晶石熔体中的铝直接与碳发生化学反应

其二是冰晶石熔液能够溶解铝表面的氧化膜，使铝不断向电解质中溶解， 而溶解的铝与电解质中的碳起反应，生成碳化铝。 4八1〈溶解的〉十3〔 二八仏 其三是阴极上发生电化学反应和化学反应生成碳化铝。 电化学反应生成碳化铝的解释认为，在铝电解过程中，电解液趋向于对阴 极碳更好地湿润，因而有一部分电解液渗透到铝液的下层，此时形成一个微型 电解槽，其阳极是铝液层，阴极则是炭块。此微型电解槽与碳阳极-电解液- 铝液构成的大电解槽串联，铝液成为双极

10 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

性电极，此微型电解槽的阳极反应是 铝和钠的电化学氧化，生成铝和钠的离子，而阴极反应生成碳化铝。 2^阳极副反应

冰晶石-氧化铝熔盐电解阳极一次产物是二氧化碳气体〈碳阳极〕，但是，在所 有工业电解槽上对阳极气体的测量结果均不是1009的二氧化碳，实际气体成分为 ^509 ~ 809)^02和〈509 ^209)^0的混合气体。一氧化碳的产生一般认为是在 电解过程发生主反应的同时，伴随着一系列副反应所致，主要过程为溶解于电解质 中的种种形式的铝，被带到阳极区间与二氧化碳接触而被氧化。 2^11 溶解)^^1203 ^3^0 此外，由于碳阳极散落掉渣，分离后飘浮在电解质表面，当二氧化碳气体 与这些炭渣接触时，会发生还原反应而生成一氧化碳。

在阳极副反应中，铝和二氧化碳的反应是电解过程中降低电流效率的主要 方式，因此，生产中应尽量控制这类不利反应的发生。

1.1. 5 阳极效应

阳极效应是熔盐电解时发生在阳极上的一种特殊现象。铝电解过程中，当 其电流密度达到一定值后（称为临界电流密度〕，槽电压骤升，可从几伏，增至 几十伏，阳极附近出现电弧光和劈啪声，这一现象称为阳极效应。

在阳极效应发生期间，阳极气体成分发生了明显的变化，一氧化碳气体上 升到609左右，二氧化碳气体下降到209左右，另有209左右的四氟化碳 ((：^)气体。四氟化碳气体的出现，标志着阳极上出现了氟离子放电。

实践证明，阳极效应的发生，与电解质中缺少氧化铝有关。因为在其他条 件不变的情况下，电解质中氧化铝浓度降低到一定程度，就会发生阳极效应。 发生阳极效应时的氧化铝浓度大小与阳极电流密度有关。阳极电流密度大，阳 极效应在氧化铝浓度较高时到来；阳极电流密度小时，则在氧化铝浓度较低时 到来，我们把效应到来前的阳极电流密度称之为“临界电流密度”。若阳极电流 密度达到或高于临界电流密度时，阳极效应就发生，反之，则不发生。

临界电流密度与许多因素有关，如熔盐性质、温度、添加剂以及氧化铝的 含量等。

在工业铝电解生产中，除“20^浓度变化较大之外，其他因素变化极小。 阳极效应发生的机理，众说纷纭。由于阳极效应发生在阳极-气体-电解 质三相界面上在研究和解释其机理时大多从这三相本身的变化以及相互间关 系的变化上进行讨论。 1.湿润性理论

第一章铝电解的基本理论 11

该理论认为发生阳极效应是由于电解质对阳极的湿润性改变所致。熔融电 解质对阳极表面的润湿情况，与气泡在阳极表面的滞留状态密切相关，当电解 液内氧化铝浓度高时，电解液对阳极的湿润性很好，在氧化铝含量较高时，电 解质能较好地湿润阳极，此时析出的阳极气体以小气泡形态就被电解质排挤出 阳极底掌。而当电解质中氧化铝含量降低到一定浓度后，由于电解质在碳阳极 上的界面张力增大，此时电解质不能很好地湿润阳极，阳极上的气泡不易被排 开，而在阳极底掌上汇集，见图1 -^(一，最终在阳极底掌下形成气体薄膜，迫 使电流击穿气膜，产生火花放电，由于气膜电阻的存在，导致槽电压升高。电 解质沸腾停止，从而发生阳极效应。

图1-2发生阳极效应时湿润性与气泡的变化

在发生阳极效应时，向电解质中添加氧化铝，电解质对阳极的湿润性重新 变好，于是气体被电解质挤开使阳极气膜遭到破坏，效应熄灭，即可恢复到正 常电解过程，如图1 -^仏)所示。 2^氟离子放电理论

这种理论则认为阳极效应是由于阳极过程发生了改变，即氟离子放电所 为。该理论的依据是阳极效应发生前和发生中阳极气体中除了二氧化碳和一氧 化碳之外，还含有四氟化碳气体。在临近阳极效应时，阳极气体中含有少量四 氟化碳⑴.49 ~29^，而效应发生时，四氟化碳气体含量上升到159 ~359。 此时，在氧化铝浓度高时，电解质中铝氧氟离子中氧离子的比例较大，此时阳 极上理应氧离子放电，但在氧化铝浓度很低时〈29以下〕，氟离子比例增大， 这给氟离子与氧离子共同放电创造了条件，当这两种离子一起在阳极上放电 时，阳极过程更加迟滞，阳极从活化状态转向钝化状态，阳极气体开始大量积 聚在阳极上，将电解质与阳极隔开，于是效应发生。 3^静电引力理论

该理论认为发生阳极效应是由于阳极-气体之间的静电引力所引起。在含 氧化合物的电解质里气泡带正电荷，气泡能从阳极上排出，当电解质里氧化物 缺乏时，气泡就带负电荷于是被阳极吸引住，引起效应发生。 4^综合理论

这种理论实质上是湿润与氟离子放电两种理论的综合，即认为发生阳极效 应一方面是由于电解质对阳极的湿润性变化，另一方面又是由于氟离子放电而 改变

12 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

了阳极气体组成，或者改变了碳阳极的表面性质，从而使电解质对阳极的 湿润性骤然恶化，于是发生了阳极效应。

综上所述，发生阳极效应的共同特点是，电解质中氧化铝浓度降低，在工 业铝电解槽上，当在正常状态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⑶.59?1.070发生，当电解质温度过低时，效应可在29左 右浓度下发生，若电解质过热时，则不发生阳极效应。

当阳极气体大量积聚在阳极上时，电流被迫从气膜层穿过而引起气体离子 化，便产生许多细小的电弧光，形成阳极表面的弧光闪闪烁烁。所以，在工业 电解槽上，为了熄灭阳极效应，通常采用先向槽内添加氧化铝，以恢复正常电 解的氧化铝浓度，然后使阴、阳极局部短路，使网状气膜遭到破坏，电流得以 正常通过，效应便告熄灭。思考题：

1.铝电解的基本原理是什么？ 2^电解质的主要性质有哪些？

3^应用电解生产的添加剂应满足哪些条件? 4^两极副反应有哪些？

5^阳极效应发生的机理学说有哪些？ 6^阳极效应发生的共同特点是什么？

第二章铝电解生产概況

2 1电解生产工艺流程

现代铝工业生产，普遍采用冰晶石-氧化铝焙盐电解法。以碳素材料作为 阳极，铝液作为阴极，经整流车间出来的强大的直流电流由阳极导人，经过电 解质与铝液层，由阴极导出，在电解槽内的两极上进行电化学反应，阳极产物 主要是二氧化碳和一氧化碳气体，但其中含有一定量的氟化氢〈等有害气 体和固体粉尘。对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后，排人大气 中，回收的氟化物（主要是冰晶石)返回电解槽。阴极产物是铝液，随着电解的 不断进行，铝液通

第二章铝电解生产概况 13

过真空抬包周期性地从槽内抽出，送往铸造车间经净化澄清 之后，浇注成铝锭，或直接加工成线坯、型材等。其生产工艺流程如图2-1 所示。

2.2电解所用原材料

2.2.1主原料一一氧化铝

氧化铝俗称铝氧粉，分子式^20”它是一种白色粉末状物料，熔点为 2050冗，沸点为3000冗，真密度为3.5-3.6 ^/^^，假密度约为1. 0 。 它的流动性很好，不溶于水，能溶于冰晶石焙体中，它是铝电解生产中的主要 原料。工业用氧化铝是由氧化铝厂从铝矿石中提取出来的。铝电解对于氧化铝 质量的要求，主要是考核它的化学纯度和物理性能。 1.化学纯度

对氧化铝质量的要求首先是化学纯度要高，杂质含量和水分要低。因为氧 化铝中那些电位比铝离子更正电性的元素的氧化物，如？力：彳二氧化硅〉，

3

14

大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

氧化铝 氟化盐 冰晶石 炭阳极

碎炭块铝导杆钢爪

轧制或挤压！^一铝锭 — 破碎 型材

图

2-1铝电解生产工艺流程图

&：0“氧化铁〉，在电解过程中会被铝还原，或者优先于铝离子在阴极析出，析 出的硅、铁进入铝内，降低铝的质量；而那些电位负于铝元素的氧化物，如 ^2 0、〔^^氧化钙〉会分解冰晶石，使电解质成分改变，并增加氟化盐消耗。 氧化铝中的水分同样会分解冰晶石造成损失，并增加铝中的含氢量，逸出大量 的氟化氢，污染环境。？20” ^0” 1102等杂质，则降低电流效率。 我国生产的氧化铝，按化学纯度分级如表2-1。

第二章铝电解生产概况

15

世界各国对氧化铝的质量标准要求各不相同，很多国家除了对硅、铁、钠 和灼减（水分〕有要求外，还对矾、磷、锌、钛、钙等微量杂质含量做了规定，表 2 -2

是国外一些厂家的氧化铝质量标准。 2^物理性能

氧化铝的物理性能对于保证电解过程的正常进行具有重要作用。通常要求 氧化铝具有吸水性小，活性大，粒度适宜，在电解质中溶解性好等，同时要求 加料时飞扬损失小，能够严密地覆盖阳极，以防止阳极暴露于空气中被氧化， 保温性能要好。在气体净化中有较好的活性，足够大的比表面积，能有效地吸 收只？气体，这些物理性质主要取决于氧化铝的晶型、粒度和形状。

按照氧化铝物理性能的不同，一般分为三类：砂状，中间状，粉状。我国现 行生产的氧化铝细粒比例大，中间状、粉状氧化铝居多。现代铝工业中，砂状 氧化铝由于具有流动性好，溶解快，对气体吸附能力强等特点，使得工厂 多采用砂状氧化铝。

氧化铝粒度大小与组成和氧化铝生产工艺和条件有关，主要取决于氢氧化 铝分解和焙烧条件，砂状氧化铝中“ -^103小于309，7 - ^103较多，其晶 体表面疏松，比表面大活性强，电解溶解速度较快，粉状氧化铝中0-人120；为 809 ~959，“-人1203较多，中间状氧化铝介于两者之间。

16 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

在生产实际中，由于不同的需求对氧化铝的物理性能的要求有时是一致的，

有时又是相悖的，如为便于输送和防止氧化铝沉淀，要求氧化铝的安息角小，这 样流动性好，利于输送，且在下料时能迅速散开，快速溶解于电解质中。而从阳 极保温的角度看，又要求氧化铝的安息角大，使氧化铝易于堆积一定的厚度，便 于保温。各种氧化铝各有优缺点，表2-3为这三种氧化铝的物理指标。 实际生产中，以兼顾氧化铝的溶解性和净化反应为主。

2^ 2^ 2 副原料

铝电解生产所用的熔剂主要是冰晶石和氟化铝，还有一些添加剂，如氟化 钙、氟化镁、氟化钠、氟化锂等。 1. 冰晶石

冰晶石有天然和人造两种，天然冰晶石储量极少，现代生产用的冰晶石绝 大多数为人工合成制取的。天然冰晶石是一种无色或白色晶体，密度为2.95 8八“，硬度为2.5，熔点为1010冗。人造冰晶石实际上是正冰晶石〈〉 与亚冰晶石（??^^)的混合物，其分子比为2.1左右，呈酸性、白色粉末、略 粘手微溶于水。铝电解用冰晶石的质量标准列于表2-4。

冰晶石作为一种溶剂，理论上不消耗，在实际生产中由于挥发损失，碳素 材料的吸附和机械损失等原因，使得冰晶石在生产中有一定的损失量。

第二章铝电解生产概况 17

氟化铝是一种白色的细微粉末，颗粒比氧化铝稍大，流动性次之。它作为 一种添加剂，既可以补充电解质中氟化铝的损失，又可以调整电解质的分子 比，降低电解温度使分子比保持在一定范围，以保证生产技术条件的稳定。

氟化铝在电解槽中消耗最大，主要是挥发和飞扬损失，故要经常向电解槽 中补充，但在添加时，应注意添加方法。铝电解对氟化铝的质量要求如表2-5 所示。

表2-5氟化铝的质量标准如下

3‘氟化钙

氟化钙又称“萤石”，是电解质的成分之一，其作用主要是对炉帮的形成有 好处，即可以使炉帮比较坚固，同时降低电解质的初晶温度。生产过程中氟化 钙的含量要随电解质的损失而减少，由于电解质中少量的氧化钙与氟化铝反应 可生成氟化钙，所以平时并不经常添加氟化钙。氟化钙只是在新槽启动时 加入。

4^氟化镁

氟化镁可以改善电解质的性质，降低电解质温度，减小电解质对炭电极的 湿润性，有利于炭渣和电解质的分离，并减小电解质向炭电极内部的渗透，它 的使用对铝的质量稍有影响。

5^氟化钠

氟化钠是一种白色的细微粉末，易溶于水，作为一种电解质的添加剂，在 装新槽料和启动初期时，主要添加氟化钠以提高电解质的分子比。有些工厂用 经济的碳酸钠代替氟化钠，这是因为碳酸钠在高温下分解生成氧化钠，氧化钠 与冰晶石反应生成氟化钠，起到提高分子比的作用。

高温

3^20

6^氟化锂

^ 12^^+^103

氟化锂的添加，可以降低电解质的初晶温度，提高电解质的导电率，减小 电解质的密度，使电解质在较低的温度下进行。因此能够提高生产率，降低铝 的能

18 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

量消耗。所有添加剂都能使电解质的初晶温度降低，在含量相同的情况 下，锂盐最为明显。但因其价格比较昂贵，在生产中没有得到大量应用。

2^ 2^ 3阳极材料

铝电解生产是采用高温并具有很大腐蚀性的冰晶石-氧化铝熔盐电解，作 为阴、阳两极的导电材料，目前能够抵御这种侵蚀性，并且价格低而又能良好 导电的，惟有碳素制品，因此，铝工业上均采用碳素电极：炭阴极和炭阳极。在 电解过程中，炭阴极原则上不消耗，只破损；炭阳极则由于直接参与电化学反 应而不断被消耗。

铝电解生产中阳极材料依据槽型不同而不同，自焙阳极电解槽使用的是阳 极糊，而预焙阳极电解槽使用的是预焙阳极炭块，其质量标准见表2-6。

在大型预焙槽铝电解生产中，阳极炭块不仅承担着导电的作用，而且还参 与电化学反应。阳极炭块质量的好坏，直接影响到铝电解的正常生产操作，阳 极的消耗，原铝的质量和电流效率等经济指标。因此，对阳极炭块要求很严格， 在化学成分上要求阳极炭块中杂质含量少，如铁、硅、矾、硫等氧化物含量不仅 影响炭阳极的理化指标，还会在电解过程中进入铝液中而影响铝质量。除此之 外，还要求阳极灰分少，灰分中的杂质少，密度大，比电阻低，气孔率低，抗热 冲击性能好，抗压强度高，抗氧化性能好和具有较小的掉渣率。

外观上要求如下：

(！成品表面粘结的填充料要清理干净；

0〉成品表面的氧化面积不得大于该表面面积的209，深度不得超过 5爪爪，无爆凸、弯曲；

0成品掉棱角不大于100 ^01X100 ！^！，掉棱长度不得大于300 ！^！，深 度不大于60 00，且不多于两处。

第二章铝电解生产概况 19

(斗）孔边裂纹长度不大于80 00，孔与孔之间不能有连通裂纹。 0大面裂纹不大于200 ，数量不能超过3处。 在电解生产中，由于阳极炭块因受热不同而产生的形变不同，这就要求阳 极炭块具有一定的抗张强度，抗弯强度和较大的热膨胀率。

如阳极钢爪受热膨胀，就要求炭块也有一定的热膨胀，以抵消钢爪的热膨 胀应力，避免炭块发生断裂。阳极炭块底部受热，引起底面膨胀弯曲，产生断 裂。这就要求阳极炭块具有较高的抗弯强度。 11111111111111111111111111111111111111111111111 、3

铝电解

厂的车间组成

2.3.1全厂车间概况

整个电解铝厂由生产车间，辅助生产车间和行政福利设施组成。生产车间 主要包括电解车间，铸造车间、整流所、空压站、计算机站、烟气净化系统及供 料站。辅助生产车间包括阳极组装车间、检修车间、化验中心、综合仓库等。 行政福利设施包括综合办公楼、生产办公楼、食堂、职工宿舍等。 铝电解车间是铝厂组织生产金属铝水或商品铝锭的重要生产单位，以此为 中心形成若干相关车间。

电解铝厂的管理部门是各个车间组织和指挥生产调度的中心，它是协调上 述车间通力合作，保证电解生产的动力供应、原材料的供应，物料流的均衡稳 定以及设备的正常维护和运转的关键。

阳极车间负责向电解供给质量合格的阳极块，负责回收电解产生的残极和 电解质块。铸造车间定时取走电解产出的原铝。化验室承担电解原铝和电解质 成分的分析并及时发出报告。槽子大修车间担负破损电解槽的大修等作业。

2.3.2电力供应与整流

在铝电解生产中，需要稳定而又可靠的电源，以保证电解系列能够连续稳 定地进行生产。由发电厂输出的高压交流电，经外架线输人到电解铝厂变电 站，经三相主变压器降压后，送至整流器前的变压器，经整流器整流后使之变 成能用于电解生产的低压直流电，供给电解系列。

电解铝厂属于一级负荷，对供电的可靠性要求很高，对硅整流所应不少于 两个独立电源供电，以保证在设备检修或突发故障时，整个系列的正常生产。 高压

20 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

交流电变压整流的基本流程是电网供给工厂的电能为外线高压交流电110 ^^或220 ^^的高压交流电，高压交流电通过户外开关引入降压变压器，将高 压电降至所需的低压交流电。降压后的低压交流电便可进入整流器进行整流。 整流过程即为将电流和电压随时间不断变化方向的交流电变成方向一致的直流 电。现在普遍采用硅二极管和可控硅整流器，它具有体积小，整流效率高的优 点，其整流效率一般在989左右，可以高效率地将交流电转变成直流电。

在变压整流过程中，各种开关、变压器等的接入，使电路中串联或并串有 电感、电容线路，引起交流电的电压和电流波形不一致，即相差一个相位角， 降低了交流电的功率因素。为了消除线路中的无功功率，通常在交流端再并入 或串入与线路本身方向相反的电容或电感，使电流和电压波形一致，通常称为 功率补偿器，来提高交流电的有功功率。

整流所负责向电解提供平稳的直流电，通过整流后的直流电可直接送入电 解槽上用于铝电解生产。

2.3.3 电解车间

电解车间是整个电解厂的核心车间，是全厂的生产中心，它通常由若干电 解厂房、计算机站，空压站和干法净化回收站及供料库组成。 1.计算机站

大型预焙槽的生产过程都采用计算机控制。因此，在电解车间的中心或相 邻部位设置计算机室。在集中解析、集中控制的系统中，计算机承担数据采集、 分析、发出控制命令和警报，负责必要的数据和适应现场要求的手动输入，编 制必要的作业计划和为现场提供各类状态报表与累积报表。计算机室是电解系 列的控制中心和信息中心，是车间信息管理中枢。它是电解车间的一个必不可 少的设置。 2^空压站

压缩空气站的主要任务是为电解生产所需的压缩空气提供合格的压力负 荷。压缩空气主要用于电解槽打壳，出铝，电解槽大修，氧化铝输送等。

空气经过滤器过滤空气中的灰分后进入压缩机，经二级压缩后排至储气 罐，经储气罐汇入压缩空气母管，再经除油过滤器和冷冻干燥器，将合格的压 缩空气送至各用户。

3^干法净化及供料站

为了吸附、回收烟气中的氟化氢而设置干法净化站。向净化工段提供吸附 氟所用的^20；和向电解槽提供电解用物料，要设置专门的^20；供料系统。

由于两者工艺上密不可分，因此两者的设备和管路常常交错式配置在一 起。在短厂房系列，净化供料站设在厂房的端部，与整流车间相对。在长厂房 系列，

第二章铝电解生产概况 21

为了避免烟气总管过长，氧化铝及氟化盐仓库供料站往往设在两列厂房 之间的空地上。

大型预焙槽氧化铝的输送多采用超浓相输送技术输送物料。具体来说，在 风机的作用下，槽上料箱和溜槽始终充满着物料，积蓄着一定的势能，当下料 器下料时，槽上料箱空出一部分空间，蓄积的势能就会转化为动能去填补空 缺，从而形成槽上料箱的一连串填补空缺运动，直至填满为止。整个过程不需 控制即可自动完成。

此外，供料系统在（短厂房）厂房端头或（长厂房）厂房中部多处设有天车 受料口，方便天车为料箱加料。 4^电解厂房

铝厂的规模大小与电解槽的系列有一定的关系，而电解厂房的长短应根据 工厂厂区条件、系列槽数来决定。

电解厂房多采用二层抬高楼房，下部有利于通风散热，上部工作面，是铺 有沥青沙浆的绝缘地坪，地下有通风沟，母线沟。厂房中部和端头留有通道(短 厂房3个；长厂房5个），便于工艺车通行。端头槽到厂房端头的长度可满足两 台天车停放和并车吊起槽上部结构和设立天车检修跨。靠供料站一侧的厂房侧 墙处设有天车加料口。靠净化主烟管一侧的厂房顶部设有天窗。天窗和工作面 上的蓖形格板、侧窗形成自然通凤。

大型预焙槽子多采取横向排列，电解槽支烟管一侧（简称烟道端〕是狭窄通 道，墙侧安置有槽控箱，每槽一台。槽控箱装有显示槽电压的的电压表，槽支 烟管穿墙进入烟气总管。槽出铝小面一侧（简称出铝端〕为宽阔通道，是天车行 走、出铝作业、运输和摆放阳极、残极的场地。 5^槽排列和母线系统

每个铝厂都是很多电解槽串联起来构成一个电解槽系列，它是铝生产的基 本单元，大型铝厂一般都拥有两个或两个以上的系列，每一系列都有额定的电 流强度和产能。大型电解槽系列，其电流强度为150?300 直流电压900 ~ 1200 V，电解槽200台左右，年生产能力可达7~10万吨，有的达20万吨。 每个电解厂房电解槽的数

量要取决于这个车间的产能，槽子排列方式以及

槽型，电流大小，厂房结构，操作方法等因素，同时还受到地理位置，交通运输 等条件的影响。近几年来，还要考虑环境保护和自动控制等方面的因素。就一 个电解系列来讲不管电解槽的数量有多少，就它们的排列方式来讲只有纵向和 横向两种，而每一种排列又可分为单行和双行以及多行排列。以往的自焙槽和 小型预焙槽多采用双排纵向单端进电排列方式。现代新建大型预焙槽通常采用 单排横向双端或一侧面多点进电排列方式，以便缩小厂房的长度，有利于节能 和组织生产。

22 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

系列中的电解槽均是串联的，直流电从整流的正极经地沟铝母线，立柱铝 母线，阳极大母线后，进入第一台电解槽的阳极，然后经过电解质、铝液到炭 阴极，而后再通过阴极母线导入第二台电解槽的阳极母线??这样依次类推， 从最后一台电解槽的阴极出来的电流又经大母线回到整流器的负极，使整个系 列成为一个封闭的串联线路。

直流母线将分布在各厂房的所有电解槽串联起来并与整流所的输入、输出 端相接。系列回路中，除包括在槽子电压表测量范围内的母线外，尚有一部分 母线。这些母线是用来连接厂房与厂房、通道与通道、端部槽与整流所的，称 为连接母线，亦称公用母线。生产期间计算平均电压时，连接母线的电压降要 分摊到每个槽。

新系列启动时，电解槽不可能一次通电，而往往是分批通电启动的。这就 需要在系列母线系统内设置若干短路口。短路口的作用是当电解槽正常生产 时，将其断开，使电流必须通过电解槽进入下台槽，当电解槽没有生产或需要 停槽时将其短路使电流直接进入下台槽。同时，在电解厂房中配置的回路中都 设置有若干个系列短路母线，视生产槽的多少，生产槽的分布区域而切合若干 相应的短路母线以适应焙烧启动生产的要求。一般短路母线都设置在厂房间的 过道口。

6^通风与排烟

铝电解生产中散发出来的污染物有气态和固态两种。气态物质的主要成分 有氟化氢、一氧化碳、二氧化碳、沥青烟等。固态物质主要有氧化铝、冰晶石和 炭粒。这些污染物对人体和动植物都是非常有害的。为了改善劳动条件，保护 环境，对这些污染必须采取净化措施。

我国铝厂净化环境的主要手段是加强厂房的通风和排烟，然后在此基础上 装置一定形式的回收设施。所收集的废料直接或经过加工还可用在生产上。

(”通风生产厂房的通风，一般采用自然通风和机械通风两种或两种兼 用。自然通风是利用室内外的温度差产生空气对流来实现的，为了达到和强化 自然通风一般在厂房两侧墙壁的下方设有百叶窗，中部设有侧窗，厂房顶部装 有天窗。天窗旁设有挡风板，这样室外冷的新鲜空气通过下面的百叶窗进入电 解厂房后，经电解槽操作地带，然后带有污染物的热气上升经侧窗或天窗排出 到大气。现在的二层楼式的厂房，外部冷空气通过一楼窗口进入，经电解槽的 槽壳底部和侧部被加热，而后通过第二层地沟盖板由天窗排出。

0〉排烟排烟与通风一样，是净化劳动环境的主要措施，只有把这两项 结合起来，才能达到净化环境的效果。

第二章铝电解生产概况 23

要较好地实现厂房排烟，首要的是要搞好电解槽的密闭和集气工作，只有 把烟气有效的集中起来，才有可能输送出去。大型预焙槽采用槽盖板和集气 罩，烟尘通过管道输送到净化站，经净化回收处理后，通过大型排烟机经烟囱 排放高空。

1.公用系统

车间动力设备由专为电解车间服务的配电所供电。电解车间的电力负荷为 一级负荷，采用双回路，出线380 乂和220 V。一旦该配电所出现故障，只需合 上联络开关就可由其他配电所继续供电。

厂房内两侧都装有压缩空气管道，由工厂公用空压站供风，供出铝、抬母 线、短路口及厂房清扫等用。工作面下若干槽设一组压缩空气除水罐。

此外，在每栋厂房的中部或每个作业区的端头装有效应警报器。当某作业 区的电解槽发生效应时，该区的警报器发出声光信号或语音提示等。

电解车间配有各类工艺车，用以沟通阳极车间、铸造车间及氟化盐仓库等 部门，保证电解生产过程中原料的运入和原铝、残极的搬出。 8^多功能天车

多功能天车是大型预焙电解槽系列电解车间中惟一的，集完成预焙槽主要 作业功能于一身，为人力和其他机械所不能替代的多功能的大型作业机械。

根据作业量和天车性能的不同，每台天车可为17?32台中心下料电解槽 服务。通常短厂房每栋2?3台，长厂房每栋4?5台，天车上安装的主副提升 系统、液压扭拔系统，压缩空气及打壳系统，^103接受及下料系统，使天车可 完成出铝、提升阳极母线、更换阳极、边部打壳下料、打捞电解质掉块及重物 吊运等作业。

主提升系统的钩头头上装有液压秤或电子秤，用于出铝时计量。工人是在 天车密闭的操作室里操作，或在驾驶室外用按钮盒站在视线开阔的工作面上进 行操作。

抬母线作业时，用天车上两个固定位置的副钩吊起母线提升机上槽作业。

2.3.4铸造车间

由电解槽产出的液态原铝，经喷射真空抬包吸出后，用拖车送至铸造车间，注 入混合炉，按照预分析结果和称量结果，进行合理的调配，以调整铝锭品位等级， 满足质量的要求。铝液注入混合炉后，加入造渣剂，搅拌除渣精炼后静置一定时间， 在760?780冗浇注成铝锭，经打捆，称重后，运至成品堆场。

2.3.5阳极组装车间

阳极组装车间的主要任务是将喷砂或钢刷处理的铝导杆与阳极炭块组装成 新阳极组供电解车间使用，并将换下的残极压脱破碎后送至碳素厂作阳极骨 料，磷

24 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

生铁返炉熔化后重新浇铸用。残极粘附的电解质清理后破碎成电解质 块，可供天车换极用。

2.3.6 检修车间

为保证生产和设备的正常运行，厂内设置检修车间。它主要负责机械设备 的修理，零配件的制作及电解槽内衬的拆除与砌筑，阴极钢棒的表面清洗和阴 极组装，同时还负责电解槽上部结构和槽壳的修理及大小母线，阳极钢爪的修 理等工作。

2.3.7 化验中心

为确保原材料及产品质量，需要对原材料，半成品及产品进行理化检验分 析，以

确保生产的正常进行。电解生产用的生产化验项目表见2-7。

第三章铝电解槽的构造 25

在对试样进行分析时，不仅要保持分析过程的均匀一致，而且还要正确的 取样和保证正确的试样，这样才能保证化验分析的准确度。 现在实验室主要采用乂-荧光光谱仪、分光光度计等。 电解部分的化验由光谱、晶形、化学和物理分析组成，其中光谱组负责铝 液的预分析和产品中的硅、铁、铜的定量分析。晶形组负责电解质的分子比和 杂项的分析。化学组负责进厂原料的检验分析，如氧化铝、氟化盐的含量(标样 和杂项〕。物理组负责碳素材料的抗拉强度和延伸率的实验分析。

2.3.8综合仓库

综合仓库是用于存放车间设备的备品备件、耐火材料、五金工具和劳保用 品等。

思考题：

1.作出铝电解生产工艺流程图。 1.

电解炼铝所用原材料主要有哪些？

3^对电解炼铝用氧化铝有什么要求。

4^对铝电解用阳极炭块有何要求？

5^铝电解车间主要构成是哪些？

第三章铝电解槽的构造

3.1铝电解槽的发展

冰晶石-氧化铝焙盐电解炼铝方法自1888年用于工业生产以来，世界上 铝工业生产一直沿用该法。一百余年来，随着铝电解的生产技术的不断发展， 以及能源成本的不断上涨和环境保护要求的日趋严格，电解槽的结构和容量也 发生了重大变化，并不断地向大型化自动化发展，其中最为明显的是阳极结构 的变化。其阳极结构的改进顺序大致是：

小型预焙阳极一侧部导电自焙阳极一上部导电自焙阳极一大型不连续及连 续预焙阳极一中间下料预焙阳极。

3.1.1铝电解槽的分类

26 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

铝电解槽按阳极结构类型分为两大类四种形式：

自焙阳极电解槽：侧插棒式自焙阳极电解槽，上插棒式自焙阳极电解槽。 预焙阳极电解槽：不连续预焙阳极电解槽，连续预焙阳极电解槽。

铝电解槽按电流强度分为三大类：

小型电解槽：电流强度80 ^^以下；

中型电解槽：电流强度80 ~ 160 “；

大型电解槽：电流强度160 ~350 乂八。

3.1.2铝电解槽的发展概况

电解槽的发展过程大致可分为四个阶段。 1.

第一阶段^小型预焙阳极电解槽

在铝工业初期，铝电解采用小型预焙阳极电解槽，电流强度只有 4000?8000人，电流由小型直流发电机供给，每昼夜每槽产能仅为20 ~40細 铝，电流效率709左右，每公斤铝的直流电耗率高达42 &双‘^。它产量低，成

本高，铝价昂贵，属于电解槽发展的第一阶段。

1.第二阶段^侧部和上部导电连续自焙阳极电解槽 20世纪20年代至70年代。这一阶段大力发展了连续自焙阳极电解槽。由于 水银整流器的出现和碳素生产技术的发展，促进了电解槽阳极结构的转化。在20 世纪20年代，在铝电解槽上装设了连续自焙阳极，阳极棒采用旁插棒式或上插棒 式。使得阳极可以连续使用，无须预制，无残极，并可进行烟气净化操作，各项技 术经济指标大为改善。经过不断改进和完善，到70年代末80年代初，电流强度 由25 “发展到155 “，电流效率达到899?929，每公斤铝的电耗降到14?17 欣‘、

自焙阳极侧插棒式电解槽最有代表性的是美国？吣铝厂，电流强度 达到140、、自焙阳极上插棒式电解槽，最有代表性的是美国铝业公司的 ？铝厂，电流强度达到170 ^“，而我国的青铜峡铝厂二期采用的上插棒 式电解槽，电流强度只有105 “。

自焙阳极旁插和上插棒式电解槽的结钩简图如图3-1、图3-2。

第三章铝电解槽的构造 27

图3-1自焙阳极旁插棒式电解槽

1 一槽底砖内衬2—边部炭块3—槽壳

4一边部伸腿5—氧化铝下料器6—阳

极棒 7—阳极8—集气罩9 一氧化铝壳

10—电解液11 一铝液12—阴极钢棒

13—阴极炭块

但是，自焙阳极电解槽存在着较大的缺点：阳极糊在槽上焙烧时散发出的 大量含沥青烟气，使劳动条件恶化；阳极操作复杂笨重，工人劳动强度大，不 利于高度机械化和自动化生产等。

3丨第三阶段^大型边部加工预焙阳极电解槽

在自焙阳极电解槽发展的同时，碳素工业发展也很迅速，能够制造出高质量 的大型预焙炭块。在20世纪50年代至70年代，又对早期的小型预焙槽进行改 造，使电流强度由60 “发展到100 “左右，吨铝电耗降到13. 5?15. 5 ^^1。

28 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

图3-2自焙阳极上插棒式电解槽

I 一阳极导杆2—夹具3—阳极棒4 一阳极5—电解质

6—铝液7—氧化铝壳8—伸腿（炉帮〉9 一阴极母线10—阴极钢棒

II 一阴极炭块12—槽缘极13—阳极筐套14 一阳极母线

边部加工预焙阳极电解槽与自焙阳极电解槽相比，阳极消耗低，阳极电压 降低，但槽集气效率低，环保不能达标。国内大多已将其改为中间点式下料预 焙电解槽。

边部加工预焙阳极电解槽结构简图如图3 -3所示。 4

丨第四阶段^中间点式下料预焙阳极电解槽

在20世纪80年代初，由于电解槽磁场问题得到了较好地解决，大功率、 高效率的硅整流器在电解厂的使用，使电解槽的容量发展到300 中心下料 预焙槽，并由双端进电及大面四点进电发展到大面多点进电及母线优化设计， 到目前已发展到350 IV。吨铝直流电耗降到12.8?13.5 ?、其结构图 如3 -4所示。

中间下料预焙阳极电解槽是采用点式下料器，每台电解槽有3?6个打壳下 料装置，定期向槽中加料，具有保持工艺条件稳定，保持电解质中氧化铝浓度稳 定的优点，并可以实现计算机模糊智能控制，是一种具有较高电流效率，能耗低， 产量高，劳动生产率高的槽型，同时，生产烟尘少，便于采用干式净化回收。 因此，现在国内外新建电解槽都采用中间点式下料预焙阳极电解槽。 在电解槽阳极结构发展的同时，阴极结构、母线结构，进电方式等都发生 了较大改变。阴极槽体结构由无底槽发展成有底槽；母线配置由简单的沿槽周

第三章铝电解槽的构造 29

图3-3边部加工预焙阳极电解槽

1 一炭阳极2—夹具3—母线4 一槽罩5—钢爪6—氧化铝结壳和保温料7—电解质 8

—炉帮9 一钢槽壳10—侧部炭块11 一捣固糊（人造伸腿）12—阴极钢棒

图3-4大型中间下料预焙阳极电解槽

1 一槽底砖内衬2—阴极钢棒3—铝液4 一边部伸腿（炉帮〉5—集气罩 6

—阳极炭块7—阳极母线8—阳极导杆9 一打壳下料装置10—支承钢架

11

30 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

一边部炭块12—槽壳13—电解质14 一边部扎糊（人造伸腿）15—阴极炭

块

走向发展到穿过槽底的复杂走向；进电方式从一端进电发展到两端进电及多端 进电。这些改变对电解槽使用寿命的延长和生产技术指标的提高都起到了良好 的作用。

电解槽型的选择是电解铝厂的核心技术的选择，必须考虑当地的地理条件 和交通运输条件及电力供应和资金筹措等因素，一般来说，现今建设规模为10 万吨^年的铝厂适合采用160?230 “的电解槽，建设规模为20万吨^年的铝 厂适合采用300 ~350 ^^的电解槽。

由于新技术的创新，新工艺的采用，中间点式下料大型预焙阳极电解槽应 用越来越广，其技术创新点主要表现在如下几方面：

(：！采用大面多点进电方式，阴极母线采用非对称性母线配置以抵消相邻 列电解槽磁场影响。

(二）采用窄加工面技术，单围栏槽壳和双阳极大阳极炭块六钢爪结构，一 方面可以节省电解槽的材料用量，同时还能提高相应的生产指标，节省材料用 量，降低了投资。

^)氧化铝输送系统采用全密闭的浓相和超浓相输送技术，该系统结构简 单、能耗低、无污染。

^)采用干法净化技术用氧化铝吸附含氟烟气，往大气排出的烟气应达到国家 环保排放标准。

3.2铝电解槽的结构

工业铝电解槽通常分为阴极结构、上部结构，母线结构和电气绝缘四大部 分。各种槽型的基本结构形式虽大体相类似，但由于电流强度和工艺制度的不 同，各部分结构也有较大差异。

3^ 2^ 1阴极结构

阴极结构指电解槽槽体部分，它由槽壳、内衬砌体构成。

1.槽壳

第三章铝电解槽的构造 31

槽壳为内衬砌体外部的钢壳和加固结构，它不仅是盛装内衬砌体的容器， 而且还起着支承电解槽，克服内衬材料在高温下产生的热应力和化学应力，约 束槽壳不发生变形的作用。槽壳在焙池部位必须具有较大的刚度和强度。为 此，一般采用12?16 厚的钢板焊接而成，外部用型钢加固。

槽壳结构由无底槽的槽钢结构、有底槽的槽钢和型钢结构，发展到臂撑式 结构槽壳。现在，大容量的预焙电解槽都采用的摇篮式槽壳。此种槽壳又分为 直角形摇篮架槽壳和船形摇篮架槽壳，如图3-5所示。

图3-5摇篮式槽壳结构示意图

丨一直角形摇篮式槽壳6—船形摇篮式槽壳

船形摇篮式槽壳与直角形摇篮式相比，它的槽壳底呈船形，其摇篮式为通 长至达槽底板取消了腰带钢板与其间的筋板，具有强度大、刚性强、造价低等 诸多优点，新建厂家多采用此种槽壳。

所谓摇篮式结构就是采用数组具有较大的刚度和强度的“II”形摇篮支架卡 住钢板焊制的壳体，外侧端部的两组是与槽壳焊成一体固定在一块的，其余的 是通过螺栓连接的可拆卸的活动支架。

船形摇篮式电解槽壳多采用单围带摇篮式结构。单围带摇篮式结构是指摇 篮架直顶到槽缘板上，这使得整个槽体受力合理，热应力变形小，有利于槽壳

侧壁

32 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

的空气对流，加速侧部的散热能力，促进炉帮的自然形成和炉膛形状的规 整。由于此结构构造简单，易于施工，变形小，刚性强，节省材料，易检修等特 点，现在新建大型预焙电解槽的槽壳多选择此种结构。

槽壳上部周边焊有槽缘板，以保护侧部炭块不受损伤并可有效阻止侧部炭 块在使用过程中受热膨胀而引起的上涨。摇篮架和槽体之间以钢垫板隔开，槽 底与摇篮支架之间和槽体侧部与摇篮支架之间设有石棉板，使槽体与摇篮支架 结合平稳，摇篮架受力均匀，并在低于300 ^以下工作。整个槽壳支撑在数根 工字钢梁上。 1.内衬

电解槽内衬材料常见有四类：碳质内衬材料、耐火材料、保温材料、粘结 材料。内衬结构如图3 -6所示。

图3-6槽内衬结构图

1 一硅酸钙板2—保温砖3—干式防渗料4一底部炭块

5—浇注料6—侧部炭块 7—人造伸腿8—炉帮9 一氧

化铝结壳10—阳极11 一电解质12—铝液

炭质内衬材料与电解质和铝液直接接触，受热冲击和腐蚀最大，内衬材料 设计与筑炉质量，直接影响到电解槽的生产指标和槽寿命。为满足槽子热平衡 的特殊要求，在槽侧的上部要形成良好的散热窗口，以保证槽内形成规整的炉 帮，槽侧下部和底部需要良好的保温，节省电能，底部保温材料的选择和组合 确保900冗温度线落在阴极炭块之下，800 I等温线位于保温砖之上。

槽底由挤压或振动成型的阴极炭块铺成，炭块中留有阴极棒沟槽。阴极炭 块与阴极钢棒用糊或磷生铁粘接，阴极炭块的砌筑，可以采用两个短炭块两个 阴极钢棒或一根通长炭块和一根阴极钢棒，炭块间的缝隙用专制的“中间缝糊” 扎固。现在新建铝厂普遍采用通长的半石墨化底部阴极炭块铺成。

第三章铝电解槽的构造 33

底部阴极炭块的形式（如图3-7〉和阴极钢棒与炭块的组合形式见图3 - 7、图 3-8。

熔池侧部由一层厚度为123 的普通或半石墨炭块背贴碳胶贴到钢壳体

图3-7阴极炭块的组合形式

图3-8阴极钢棒与炭块的结合形

上。现今大型预焙槽多采用抗熔体侵蚀性强、抗氧化性强和抗磨蚀性强的侧衬 材料一一炭化硅作侧部块。侧底部炭块和侧部炭块之间四周的边缝捣成斜坡 形，以形成人造伸腿，有利于形成槽帮。侧部炭块顶上用80皿皿宽，10皿皿厚 的钢板紧贴炭块顶部并留有少量的空隙焊接在槽壳上作槽缘板，可保护侧部炭 块不受机械损伤并有效地防止炭块上抬。

电解槽底部首先铺一层10皿皿厚的石棉板，一层65皿皿厚的硅酸钙质绝 热板，其绝热效果相当于2?2.5层普通硅藻土保温砖。绝热板上铺一层5皿皿 厚的耐火粉或氧化铝粉以保护绝热板。绝热板四周和钢壳的缝隙也用耐火粉或 氧化铝粉填充，然后干砌两层65皿皿保温砖，再用灰浆砌两层耐火砖。为了加 大热绝缘，有的工厂还在保温砖和耐火砖之间铺上一层65皿皿厚的41:0^粉。

绝热板和保温砖构成槽底的主要热绝缘层，其目的是使生产期间底部炭块 表面上沉淀物不致凝结，使电解质初晶温度等温线移至炭块之下，避免了因盐 类在炭块孔隙中析出所产生的应力而破坏炭块。同时，绝热板和保温砖均属疏 松多孔材料，能够一定程度上吸收盐类结晶放出的应力，虽然将丧失一部分保 温效果，却能保持槽内砌结构的完好。

34 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

耐火砖层是槽底热绝缘层的保护带。耐火砖层的存在，可使得保温砖在

第三章铝电解槽的构造 35

800 I以下，绝热板在400冗以下长期保持绝热性能。另外一旦电解质从槽底 裂缝中渗入，或由碳素材料晶格中渗漏时，首先是在耐火砖砌体表面结晶析 出，而不直接灼伤保温砖，以防止保温材料的变性。

在耐火砖表面上扎碳素垫层，再安装阴极炭块组，其阴极炭块间的缝隙用 “中缝糊”扎固。

不同类型的电解槽侧部保温要求不同。例如中、小型自焙槽和边部加料预 焙槽要求侧部保温良好，减少侧部散热。但中间下料的大型预焙槽，边部不加 工，炉膛靠电解质自身凝固形成，保温太好对炉膛形成不利，所以要求侧部应 有适度的散热，大型中间下料预焙槽边部均采用抗腐蚀性好，传热性能好的材 料以保证形成规整、稳固的槽膛内形。

电解槽侧部过去一直采用加强侧部散热的单层石墨炭块，但侧部漏电严 重，电能消耗高。

现代大型预焙电解槽多采用高产高效，低消 耗

的中间点式下料预焙电解槽，由于此类槽采用 中间

下料，边部很少进行打壳下料作业。但此类 槽子槽

侧壁温度高，热损失大，侧部内衬不易形 成炉帮，

易形成早期破损，缩短槽寿命。为此， 现在新建铝

厂槽内衬多采用底部直接铺砌一层， 硅酸钙板，干

砌两层轻质保温砖后，将干式防渗 料铺在其上，用

样板刮平，用砂石夯实后再铺砌 阴极炭块。干式防

渗料能与渗透电解质反应生 成致密的玻璃体状霞石

层，阻止电解质向下渗 透，减少阴极炭块隆起和侧

部渗漏。侧部采用氮 化硅结合炭化硅块，在生产中

易形成稳定的炉 帮，既保护了侧衬，又降低了槽侧

壁的热损失。 由于氮化硅结合炭化硅块价格比较昂

贵，而有些 工厂为了节省槽内衬的造价，常采用炭

块与氮化硅结合块的复合型砖型，如图 3 -9所示。 图3-9炭块、结合氮化硅 块断面示意图 1 一炭块 2—炭化硅结合氮化硅块 3—人造伸腿

侧部炭块周边砌体的砌筑方法在大小面相同，其四周浇注轻质耐火浇注 料，在浇注料上砌一层普通耐火砖，其上砌侧部保护块，并用耐火颗粒料填充。 这样不妨碍高温下阴极钢棒的伸长。

阴极炭块和阴极钢棒的连接是在阴极炭块组装车间的专门设备上进行的， 当

炭块加热后，将钢棒放到炭块槽中，用“钢棒糊”分层扎实。电解槽的底部砌

36

大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

体的设计要求是底部加强保温，以利于提升槽膛温度，侧部加强侧部散热，有 利于促成侧部槽帮的自然形成，侧部炭块下耐火砖砌成阶梯形，以抑制伸腿过 长，从而保证整个槽子的能量平衡。阴极炭块之间留有30?35 ！缝隙，用专 用中间缝糊扎固，底部炭块和侧部块之间周边缝用专用的周围缝糊扎成20 的人造伸腿。

近几年随着新技术的不断发展，新的技术成果不断应用在大型预焙槽上， 主要体现在以下几个方面：

〈1〉干式防渗材料。采用干式防渗材料可以有效地阻止电解质向阴极保温 层渗漏，延长槽寿命。采用该材料后在保温耐火砖表面上不再扎碳素垫层，只 是铺一层干式防渗料，夯实刮平后，再安装阴极炭块组。

^氮化硅结合炭化硅材料。侧衬采用较薄的氮化硅结合氮化硅块，可以 在不改变槽壳尺寸的前提下，增大槽容量，通过加大阳极尺寸提高电流强度， 从而增加单位槽铝产量。由于此材料具有耐高温、抗腐蚀、致密坚硬，导热率 高、电阻率高等许多优异性能，并具有很好的电绝缘性，减少了水平电流，避 免了侧部漏电，从而提高了电流效率。同时此材料中的杂质含量较侧部炭块要 低，能够有助于保证铝的质量。

3.2.2上部结构

槽体之上的金属结构部分，统称上部结构。可分为承重桁架、阳极提升装 置、打壳下料装置、阳极母线和阳极组、集气和排烟装置。 1.承重桁架

如图3-10所示，承重桁架采用钢制的实腹板梁和门形立柱，板梁由角钢 及钢板焊接而成，门形立柱由钢板制成门字形，下部用绞链连接在槽壳上，一 方面抵消高温下珩架的受热变形，同时有便于大修时的拆卸搬运。门形立柱起 着支承上部结构的全部重量的作用。 1.阳极提升装置

阳极升降装置有两种方式，一是采用蜗轮蜗杆螺旋起重器阳极升降机构， 一是采用滚珠丝杠三角板阳极升降装置。

蜗轮蜗杆螺旋起重器阳极提升装置由螺旋起重机、减速机、传动机构和电 机组成，其工作原理如下：

整个装置由4个（或8个)螺旋起重机与阳极大母线相连，由传动轴带动起 重机，传动轴与减速箱齿轮通过联轴节相连，减速箱由电机带动。当电机转动 时便通过传动机构带动螺旋起重机升降阳极大母线，固定在大母线上的阳极随

第三章铝电解槽的构造

37

1 一桁架2—门形立柱3 —铰接点4 一槽壳

之升降。变速机构可以安装在阳极端部或中部，如图3-11和图3-12所示。

图3 -11螺旋起重器阳极提升装置电动机与减速器在端部示

意图

1 一联轴节2—螺旋起重机3—换向器4一齿条联轴节 5—减速

器6—联轴节7—电机8—传动轴

图3-12螺旋起重器阳极提升装置电动机与减速器在阳极中部示意图

提升装置安装在上部结构的桁架上，在门式架上装有与电机转动相关的回 转计，可以精确显示阳极母线的行程位置。

滚珠丝杠三角板阳极提升装置由三角板起重器，左右各一套蜗轮蜗杆减速

38 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

器和滚珠丝杠，起重器支架，和阳极母线吊挂组成，如图3-13所示。

图3-13滚珠丝杠三角板阳极提升装置示意图

1 一减速器2—滚珠丝杠3—三角板

滚珠丝杠向前推动时，阳极下降，滚珠丝杠向后拉阳极上升。而整个前后 推拉可以通过电动机的正反转来控制。

与蜗轮蜗杆螺旋起重器阳极提升装置相比，滚珠丝杠三角板阳极提升装置 具有结构简单，使用的减速器少，既简化了上部金属结构，又相应增大了料箱 体积，便于阳极操作控制。同时机械加工件少，易于制造和维护，传动效率高， 造价低的优点，但是其提升精度不高。 3丨自动打壳下料装置

该装置由打壳和下料系统组成（图3-14〉。一般从电解槽烟道端起安置 4?6套打壳下料装置，出铝端设一个打壳出铝装置，出铝锤头不设下料装置。 打壳装置是为加料而打开壳面用的，它由打壳气缸和打击头组成。打击头为一 长方形钢锤头，通过锤头杆与气缸活塞相连。当气缸充气活塞运动时，便带动 锤头上、下运动而打击熔池表面结壳。

下料装置由槽上料箱、下料器组成。料箱上部与槽上风动溜槽或原料输送 管相通；筒式下料器安装在料箱的下侧部。

筒式定容下料器由一气缸带动一个在钢筒中的透气钢丝活塞及一个密封钢 筒下端的钟罩组成。钟罩与透气活塞将钢筒的下部隔成一个定容空间，定容空 间的上端开有充料口。

整个打壳下料系统由槽控箱控制，并按设定好的程序，由计算机通过电磁 阀控制，完成自动打壳下料作业。 4‘阳极母线及阳极组

阳极母线通过吊耳悬挂在螺旋起重机上，并和连接两者的平衡母线构成一 个框架结构。阳极母线依靠卡具吊起阳极组，并通过卡具使阳极导杆与其通过 摩擦力与卡具接触在一起。进线端立柱母线与一侧阳极大母线通过软铝带焊接 在一起。

第三章铝电解槽的构造 39

⑷ ㈨ 1 一氧化铝料箱2—下料气缸3—打壳气缸4一氧化铝料箱 5—筒式定客下料器6—罩板下沿7—

下料筒上沿8—透气 图3-14打壳下料系统示意图

在正常生产操作中，对换极，抬母线作业

时，都要对母线，导杆进行吹灰，以降低阳极 组

电压降。

阳极炭块组由铝导杆，铝-钢爆炸焊板， 钢

爪和阳极炭块组成。铝导杆为铝-钢爆炸 焊连

接，钢爪与炭块用磷生铁浇注连接，为防 止此

接点处的氧化而导致钢爪与炭块间接触 电压增

高，许多工厂采用碳素制造的两半轴 瓦形态的

炭环，炭环与钢爪间的缝隙用阳极 糊填满。阳

极组示意图见图3-15。

阳极炭块有单块组和双块组之分。阳极 炭

块组常有单组三爪头，四爪头。国内外一些 工

厂的预焙阳极设计参数见表3- 1。图3-15阳极炭块 1 一铝导杆2—爆炸焊片 3—钢爪4 一炭块

40 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践

5^集气和排烟装置

电解槽上部敞开面由上部结构的顶板和槽周边若干铝合金槽盖板构成集气 烟罩，槽顶板与铝导杆之间用石棉布密封，电解槽产生的烟气由上部结构下方 的集气箱汇集到支烟管，再进入墙外主烟管送到净化系统。为保证产生的烟气 不滞留在集气箱内，在集气箱上部开出一排集气孔。

为了保证换阳极和出铝打开部分槽罩作业时烟气不大量外逸，支烟管上装 有可调节烟气流量的控制闸阀，当电解槽打开槽罩作业时，将可调节阀开到最 大位置，通过加大排烟量，使作业时烟气捕集率仍能保证达到989。

3.2.3母线结构和配置

1.母线种类

整流后的直流电通过铝母线引入电解槽上，槽与槽之间通过铝母线串联而 成，所以，电解槽有阳极母线、阴极母线、立柱母线和软带母线；槽与槽之间、 厂房与厂房之间还有连接母线。阳极母线属于上部结构中的一部分，阴极母线 是指从阴极钢棒头到下台立柱母线一段，它排布在槽壳周围或底部。阳极母线 与阴极母线之间通过连接母线、立柱母线和软母线连接，这样将电解槽一个一 个地串联起来，构成一个系列。

第三章铝电解槽的构造 41

铝母线有压延母线和铸造母线两种，为了降低母线电流密度，减少母线电 压降，降低造价，大容量电解槽均采用大截面的铸造铝母线，只在软带和少数 异型连接处采用压延铝板焊接。

范文三：电解铝铸造工艺

电解铝铸造工艺

摘 要 目前电解铝铸造过程中存在不少问题，如何解决这些问题从而减少金属损耗是现在铝工业的关键，铝电解铸造工艺不仅可以提高铝电解液的利用率，也可以大大提高企业的效益。

关键词 铝电解铸造；损耗；利用率

0 引言

据统计，我国电解铝在2005年其产量达到7 800kt左右。在目前的电解铝铸造过程中有一个重要的问题不容忽视，即金属损耗，因为金属损耗不仅会浪费大量的原材料，还会使利用率大大降低，增加了产品的成本[1-2]。电解铝厂每年的金属铝损耗有时甚至高达到62 400t，由此可以推算即使损耗能降低0.3个百分点，则每年可减少金属铝损耗23 400t，减少损失浪费是提高效益的有效措施之一，要实现这一目标还要从电解铝铸造工艺方面入手[3]。

1 铝电解铸造的情况

某铝厂自投入生产以来，在铝锭能耗和金属损耗方面均不能有效控制，虽然该企业做过几次努力的尝试并且对内部进行了改造，但是企业的在铝电解铸造方面的成本仍居高不下。现就目前该铝电解厂铸造现状进行分析，提出降低铸造过程的金属损耗和能耗的几点工艺。

2 铝电解铸造工艺

此工艺主要包括以下内容：40t混合炉的操作规程；20kg铝锭铸造生产线操作规程；循环水泵操作规程；冷却塔操作规程；铝母线水平铸造机操作规程。

2.1 40t混合炉的操作工艺

首先，穿戴好劳保用品；将大、中修后的炉膛、炉眼、灌铝口、炉台等地方清理干净；检查热电偶及其补偿导线连接是否正确，电流、电压及测温仪等仪器、仪表是否准确。检查电热元件引出端是否连接正确，接线夹是否夹紧。连接线及电热元件引出端不应接触保护罩和炉壳。检查控制柜及负载的绝缘情况，控制柜壳体和设备壳体需可靠接地，确认无异常后方可送电。

混合炉电器操作：首先打开各个柜门，将主回路断路器接通，然后关闭炉门。将表上控制电源开关转到接通位置，此时数显控制仪表通电。待控温仪表通电后，按工艺要求在数显控制仪表上将控温所需参数设定好。选择手动或自动接通电热送电开关，电热工作，电炉开始升温，此时，在数显控制仪表上随时显示炉内工作温度。混合炉烘炉工艺：混合炉自然干燥15天以上。严格按烘炉工艺温升制度要求进行烘炉。

范文四：电解铝-工艺流程

《电解铝-工艺流程》概论

2011-11-08 21:23:52| 分类: | 标签: |举报 |字号大中小 订阅

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，(950?以上有可能形成热槽)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

?-970?下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。直流电后，在950

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。

电解铝-发展现状

电解铝

中国铝电解技术自70年代末引进160KA中间下料预焙槽技术之后，从消化国外技术开始，揭开了中国现代铝电解技术发展的序幕，以铝电解槽热电磁力特性及磁流体数学模型研究为核心，在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面展开了广泛深入的研究工作。九十年代以来，在基础理论、大型铝电解槽开发以及工程应用取得了一系列成果，开发成功了280、320KA以上的特大型电解槽技术，使铝工业的技术进步令人注目。大容量电解槽的开发，使中国铝电解技术总体上达到了国际先进水平，电解铝工业的面貌发生了根本的改变。

实 际运行指标差。由于开发时间短，对中国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行指标的生产指标与国际先进水平还有较大差距。多数在大负 荷、小电网环境下运行，安全隐患多。铝电联营是中国电解铝企业发展的趋势之一，但同时在技术上也存在相应的问题。由于大容量电解槽一般系列规模较大(一个 系列产能可达20万吨以上)，巨大的用电负荷集中在一个生产系列上(一般达40万KW以上)，电解系列生产的任何波动都会造成电网或自备电厂较大的影响，甚至威胁供电安全。

缺乏建立在对阴极破损机理与规律透彻掌握基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施，电解槽难以达到设计寿命，早期破损率高。影响中国大型槽槽寿命的问题除了中国普遍认为的阴极炭素材料质量方面的原因外，电解槽的设计、筑炉材料、筑炉质量、焙烧启动、正常生产操作及生产管理等方面均存在一些问题。导致这些问题的深层次原因是，中国尚缺乏对铝电解槽破损(常称为阴极破损)机理与规律的深入掌握及在此基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施。随着电解槽容量的不断扩大，槽寿命问题就更加突出。 缺乏先进的生产操作技术，作业成本高。中国300KA级的特大型预焙铝电解槽投入工业应用的时间短。又不能完全照搬以前在大型预焙槽上的相关经验(这些经验也有很大局限性)。焙烧启动过程中电流分布不均的问题更突出且焙烧启动过程中的能耗大;投入运行后电解槽的物理场(电场、磁场、流场)容易波动，热平衡的维持较困难;槽电阻极易受外界的干扰而波动，阳极效应发生后熄灭困难，且由于电解槽的惯性大，一旦出现槽况波动或槽况异常现象，很难快速恢复正常。

就 中国电解铝整体生产状态而言，能源综合利用效率要比国际先进水平低15%左右，主要表现在:电流效率相差2-3个百分点;吨铝电耗相差 300-800Kwh;电解铝用阳极生产过程能耗相差3Gj/t左右;电解铝阳极消耗相差30-60Kg(折合标准煤约75-150Kg);电槽槽寿命相 差1000天左右;阳极效应系数国际先进为0.1次/天.槽以下，中国最好水平在0.3次/天.槽左右。

中国电解铝行业从2002年开始，电解铝产量开始过剩，受下游行业需求下降影响，中国2008年电解铝过剩预计达到50万吨。电解铝需求增速放缓，受经济

危机影响，来自房地产和汽车行业的需求增速大幅下滑，而来自于电力设备行业的需求仍保持快速增长，包装行业对电解铝的需求量保持稳定，2008年电解

铝需求增速在10%左右。中国铝土矿资源稀缺，产能扩张不可持续。中国矿资源稀 缺，铝矿资源只能维持10年，中国的资源不可能再支撑电解铝行业年均20%左右的扩张速度。电解铝的生产成本价在15000元/吨-17500元/吨，而 电解铝的价格仅为13400元/吨，行业亏损严重。原料进一步下跌，中国电解铝企业的平均生产本也在15000元左右，因此铝价大幅下跌的可能性很小。 2009年6月份左右铝价有可能回到15000元/吨。

电解铝-供应状况

电解铝用途广泛

全球电解铝产量平稳增长，增产动力依然来自于中国。2005年世界电解铝产量3191万吨，同比增长了6.45%，其中中国产量767万吨，同比增长了15.07%。2006年全球电解铝产量达到3380万吨。2006年6月份全球日平均产量(不 包括中国)8.22万吨，较5月份日均产量增长了700吨，环比增长0.09%。6月份

日均产量电解铝产量2.6万吨，较 五月份日平均产国内电解铝产量78.03万吨，

量增长了1975吨，环比增长7.59%。中国依然是全球电解铝增产的主动力，由于中国产量占全球产量的比重高到24.9%，中国产量的变 化趋势对全球电解铝供应起到了决定性的作用。中国电解铝行业发展的状况决定中国国内电解铝供应一直较为充裕，2005年电解铝平均产能1070万吨，产能 利用率75%，从6月份国内数据看，中国的产能已经得到了一定程度的释放。中国建

电解铝项目11个，建设总能力112万吨，尚有10个拟建电解铝项目，总 能力140万吨。2006年电解铝生产能力达1160万吨，2007年达1250万吨。电解铝建设工艺简单技术含量低建设周期短，有充足资金投入，从开工 到建成投产仅需要了9个月。

电解铝上游行业氧化铝产 能迅速扩张，产业链向电解铝行业延伸，成为电解铝产能增长的主要动力。电解铝行业所处的成长发展阶段决定了产量增长是主基调，电解铝企业竞争，重组购并， 不断扩张，行业集中度提高，也将推动产能的增长。电解铝行业的购买方即铝消费商，在中国经济的快速发展，中国城市化进程中基础设施、公共事业、住房和汽车 等消费品，极大地带动中国电解铝消费需求。电解铝行业处于高速发展成长期阶段，行业优胜劣汰，行业集中度不断提升。2003年至2005年电解铝总产量从554万吨上升至767万吨，增产213万吨，其中仅中国十大电解铝厂实现增产91万吨。生产厂家从141家减少至95家，单个厂家平均生产规模从2003年的3.9万吨上升至2005年8万吨。

范文五：电解铝工艺流程

电解电就是通电电解得到的电。电代电解电工电生电采用晶石冰-化电融电电解法。熔融氧冰

晶石是溶电～化电作电氧溶电～以碳体素作电～阳极电液作电电～通入强大的直流电后极～在950?-970?下～;950?以上有可能形成电槽,在电解槽内两极学的上电行电化反电～电解。既

电解电-工电流程

电解电生电电程

电电解工电流程,电代电工电生电采用晶石化电融电电解法。冰—氧熔融晶石冰是溶电～氧化电作 电溶电～以素作电～电液作电电～通入强大的直流电后～在碳体阳极极950?-970?下～在电解槽的上电行电化反电～电解。化反电主要通电电 方程电内两极学既学个

行,2Al2O3==4Al 3O2。 ,阳极2O2-4e=O2?ˉˉ电极:Al3 3e=Alˉ。电物主阳极要是二化氧碳和一化氧碳气体～其中含有一定量的氟化电等 有害和固粉电气体体。电保电电境和人电健康需电电行电化电理～除去有害和粉电后排入大。电阳极气体气体气

极真抬从内温炉内清电物是电液～电液通电空包槽抽出～送往 电造电电～在保电电化澄后～电电成电电或直接加工成电坯.型材等。其生电工电流程如下电, 化电 化电 氧氟碳阳极 直流电

? ? ? ?

?

排出 阳极气体------ 电解槽

? ? ?

电 ? 电化 气气体电液

? ?

回收化物 电化澄氟清

? ? ?

返回电解槽

电注 电制或电造

? ?

电电 电或型材坯

电解电-电电特点

电解电

世界上所有的电都是用电解法生电出的。电电解来工电生电采用电霍-埃电晶石冰-化电融氧电电解法～以晶石电主的即冰氟化电作电熔电～化电电氧熔电电成多相电解电系。其中体Na2AlF6-Al2O3 二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工电电解电的基电。电解电工电电电境影电大～于高耗能～高响属电染行电。电解电生电中排出的电主要是气CO2～以及以HF电主的气体气-固化物等。氟CO2是一电室～是造成全球候电温气体气

暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其室作用效果是二化的温氧碳6500-10000倍～且电并会臭电氧造成不同程度的影。响HF电是一电电毒～通电皮电或呼气体

吸道电入人～电需体1.5g便可以致死。

电解电-电展电状

电解电

中电电解技电自国70年代末引电160KA中电下料电焙槽技电之后～消化外技电电始从国～揭电了中电代电电解技电电展的序幕～以国电电解槽电电磁力特性及磁流模型究电体数学研核心～在工电、材料、电程控制及配套技电等方面展电了泛深入的究工作。九广研

十年代以～在基电理电、大型电电解槽电电以及工程电用取得了一系列成果～电电成功来

了280、320KA以上的特大型电解槽技电～使电工电的技电电步令人注目。大容量电解槽的电电～使中电电解技电电上到了电先电水平～电解电工电的面貌电生了根本的国体达国

改电。

电 电行指电差。由于电电电电短～电中大型电电解槽在生电电域的深电次电电明电不足～致运国

使电电行指电的生电指电电先电水平电有电大差距。多在大电 荷、小电电境下运与国数网运

行～安全电患多。电电电电是中电解电企电电展的电电之一～但同电在技电上也存在相电的电国

电。由于大容量电解槽一般系列电模电大;一 系列电能可个达20万以上,～巨大吨的用电电荷集中在一生电系列上;一般个达40万KW以上,～电解系列生电的任何波电都造成电或自电电电大的影～甚至威电供电安全。会网厂响

缺乏建立在电电极破电机理电律透电掌握基电上的“精电电电”技电和提高槽与寿命的电合技电措施～电解槽电以到电电达寿响国寿命～早期破电率高。影中大型槽槽命的电电除了中国极普遍电电的电炭素材料电量方面的原因外～电解槽的电电、筑炉材料、筑炉电量、焙电电、启正常生电操作及生电管理等方面均存在一些电电。电致电些电电的深电次原因是～中缺乏电电电解槽破电;国尚称极常电电破电,机理电电律的深入掌握及在与此基电上的“精电电电”技电和提高槽寿随断命的电合技电措施。着电解槽容量的不电大～槽寿命电电就更加突出。

缺乏先电的生电操作技电～作电成本高。中国300KA电的特大型电焙电电解槽投入工电电用的电电短。又不能完全照搬以前在大型电焙槽上的相电电电;电些电电也有大很局限性,。焙电电电程中电流启启运分布不均的电电更突出且焙电电电程中的能耗大～投入行后电解槽的物理电;电电、磁电、流电,容易波电～电平衡的电持电困电～槽电阻易受极外界的干电而波电～效电电生后阳极况熄电困电～且由于电解槽的电性大～一旦出电槽波电或槽况异很常电象～电快速恢电正常。

就 中电解电国体状国整生电电而言～能源电合利用效率要比电先电水平低15%左右～主要表电在,电流效率相差2-3个吨百分点～电电耗相差 300-800Kwh～电解电用阳极生电电程能耗相差3Gj/t左右～电解电消耗相差阳极30-60Kg;折合电准煤电75-150Kg,～电槽槽寿命相 差1000天左右～阳极数国效电系电先电电0.1次/天.槽以下～中国最好水平在0.3次/天.槽左右。

中电解电行电国从2002年电始～电解电电量电始电剩～受下游行电需求下降影～中响国2008年电解电电剩电电到达50万。电解电需吨求增速放电～受电电危机影～自响来房地电

和汽电行电的需求增速大幅下滑～而自于电力电电行电的需来求仍保持快速增电～包装行电电电解电的需求量保持电定～2008年电解电需求增速在10%左右。中国电土电电源稀缺～电能电电不可持电。中电国电源稀 缺～电电电源只能电持10年～中的电国源不可能再支撑电解电行电年均20%左右的电电速度。电解电的生电成本价在15000元/吨-17500元/吨～而 电解电的价格电电13400元/吨国～行电电电电重。原料电一步下跌～中电解电企电的平均生电本也在15000元左右～因此电价大幅下跌的可能性小。 很2009年6月份左右电价有可能回到15000元/吨。

电解电-供电状况

电解电用途广泛

全球电解电电量平电增电～增电电力依然来国自于中。2005年世界电解电电量3191万～吨同比增电了6.45%～其中中电量国767万～同吨比增电了15.07%。2006年全球电解电电量到达3380万。吨 2006 年 6月份全球日平均电量;不 包括中,国8.22万～电吨5月日均份电量增电了700～电吨比增电0.09%。6月份国内电解电电量78.03万～吨日均电量电解电电量2.6万～电 吨份五月日平均电量增电了1975～电吨比增电7.59%。中国国依然是全球电解电增电的主电力～由于中电量占全球电量的比重高到24.9%～中国决国状况决电量的电 化电电电全球电解电供电起到了定性的作用。中电解电行电电展的定中电解电供电一直电电国国内充裕～2005年电解电平均电能1070万～电能 吨利用率75%～从6月据看份国内数国国～中的电能已电得到了一定程度的电放。中建电解电电目11～建电电能力个112万～有吨尚10电建电解电电目～电 能力个140万。吨2006年电解电生电能力达1160万～吨2007年达1250万。电解电建电工电电电技电含量吨低建电周期短～有充足电金投入～电工 到建成从投电电需要了9个月。

电解电上游行电氧化电电 能迅速电电～电电电向电解电行电延伸～成电电解电电能增电的主要电力。电解电行电所电的成电电展电段决争并断定了电量增电是主基电～电解电企电电～重电电～ 不电电～行电集中度提高～也将即国推电电能的增电。电解电行电的电电方电消电商～在中电电的快速电展～中国极国城市化电程中基电电施、公共事电、住房和汽电 等消电品～大地电电中电解电消电需求。电解电行电电于高速电展成电期电段～行电电电劣汰～行电集中度不提断升。2003年至 2005 年电解电电电量从554万上吨升至767万～吨增电213万～其中电中吨国十大电解电厂电电增电91万。生电吨厂从家141家少减至95家～电个厂家平均生电电模从 2003 年的3.9万上吨升至2005年8万。吨

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