大型预焙铝电解槽生产知识PPT课件
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第二篇铝电解槽
10.2 铝电解槽
10.2.1 铝电解的工作原理
• 电解质：冰晶石—氧化铝融盐， • 电流：直流电（4~22kA）； • 电解温度：950~970℃； • 电极：阴、阳极均为碳质，阴极上析出铝、而阳 极上析出
CO2（70%）和CO（30%）气体； • 电解总反应：2Al2O3(aq)+3C(s)=4Al(l)+3CO2(g)
1自焙槽
2预焙槽
1自焙阳极电解槽 （1）侧插式 （2）上插式
2预焙阳极电解槽 （1）连续式 （2）不连续式
根据下料方式又可分为中间下料和边部下料 两种槽型。
电解槽的总体结构：
电解槽是在一个钢制槽壳，内部衬以耐火砖和保温层， 压型炭块镶于槽底，作为电解槽的阴极。电流通过电 解质由炭质阴极流入炭质阳极，完成电解过程。
自焙阳极旁插棒式电解槽
1.基础：绝缘; 2. 阴极：保温、坚固、密封防氧化、底糊防 侵蚀、挡板防淌料、侧部炭糊筑坡; 3. 阳极: 铝箱、钢 质框架; 4. 上部金属结构：支柱、平台、AO料斗、阳极升 降机构、槽帘和排烟系统 5. 导电母线和绝缘设施
下料，集气排烟装置等。
阳 极 装 置
（2）阴极装置 由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体组成。
阴极装置
（3）母线装置 包括阴极母线，阳极母线，立柱母线和槽间母线。
槽 间 母 线
氧化铝下料装置立体图
氧化铝下料装置剖面图
10.2.3.1 不连续预焙阳极电解槽
依加料方式分：边部打壳电解槽、中部打壳电解槽 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、炭块。 阴极装置：阴极炭块、钢质导电棒 铝母线：阳极母线、阴极母线、立柱母线. 进电方式：一端进电、双端进电
23——密封圈 24——钢壳
铝电解预焙槽生产管理与控制PPT课件
1.10 78 70
6 0.66 976 0.009 0.009 0.002 0.38 0.041 5.50 4.30
第一部分：业翔浓度控制原理介绍 第二部分：沉淀的形成与溶解原理 第三部分：电流效率的主要影响因素
1
影响浓度控制的主要因素
1. 电压和电流信号不稳定使控制信号失真； 2.过热度、温度和分子比变化造成电阻曲线漂移； 3.异常操作的影响，如换极、出铝、抬母线、阳极效应， 堵料、冒料、槽外添加氟化铝、手动下料、频繁升降 阳极等造成物料和热平衡大幅度波动操作； 4.当过热度升高时，炉底沉淀或炉帮的溶化进入电解质， 增加了氧化铝的实际投入量，使氧化铝浓度升高，当 过热度偏低时，炉底沉淀或炉帮的形成使氧化铝沉入 炉底，减少了氧化铝的实际投入量，降低氧化铝浓度 而诱发效应；
3 0.72 971 0.011 0.009 0.002 0.38 0.041 8.00 4.20
0.9 52 75
4 0.76 980 0.011 0.009 0.003 0.39 0.039 6.00 4.50
1.00 82 73
批号 5
0.67 976 0.01 0.009 0.002 0.038 0.038 3.60 6.00
8
其亚铝业142#槽历史曲线
9
南平铝业240KA系列电解槽日报表
10
第二部分：沉淀的形成与溶解原理
邱竹贤先生的研究认为氧化铝在冰晶石中的溶解过程可 以分为两步：第一步是Al2O3晶体受F离子侵蚀而生成Al2O3 溶质，第二步是Al2O3溶质在溶剂作用下生成铝氧氟络合离 子。在低Al2O3浓度条件下主要生成Al2OF62-离子，在高 Al2O3浓度条件下主要生成Al2O2F42-离子。我们笼统地认 为Al2O3在冰晶石中的溶解度和溶解速率主要取决于冰晶石 中游离F离子的数量和活度，取决于冰晶石熔体中AlF63-离 子的离解度。熔体中凡是占用游离F离子的因素都会降低电 解质对氧化铝的溶解度，凡是降低F离子活度的因素都必将 降低电解质对氧化铝的溶解速率，而凡是提高电解质中F离 子浓度和活度的因素虽然提高了电解质对氧化铝的溶解能力 ，但必然同时提高电解质熔体对阴极铝的溶解损失，因此努 力降低铝液和氧化铝在电解质体系的溶解度并保持平稳生产 是我们铝电解工艺和控制的重要内容。
6 0.66 976 0.009 0.009 0.002 0.38 0.041 5.50 4.30
第一部分：业翔浓度控制原理介绍 第二部分：沉淀的形成与溶解原理 第三部分：电流效率的主要影响因素
1
影响浓度控制的主要因素
1. 电压和电流信号不稳定使控制信号失真； 2.过热度、温度和分子比变化造成电阻曲线漂移； 3.异常操作的影响，如换极、出铝、抬母线、阳极效应， 堵料、冒料、槽外添加氟化铝、手动下料、频繁升降 阳极等造成物料和热平衡大幅度波动操作； 4.当过热度升高时，炉底沉淀或炉帮的溶化进入电解质， 增加了氧化铝的实际投入量，使氧化铝浓度升高，当 过热度偏低时，炉底沉淀或炉帮的形成使氧化铝沉入 炉底，减少了氧化铝的实际投入量，降低氧化铝浓度 而诱发效应；
3 0.72 971 0.011 0.009 0.002 0.38 0.041 8.00 4.20
0.9 52 75
4 0.76 980 0.011 0.009 0.003 0.39 0.039 6.00 4.50
1.00 82 73
批号 5
0.67 976 0.01 0.009 0.002 0.038 0.038 3.60 6.00
8
其亚铝业142#槽历史曲线
9
南平铝业240KA系列电解槽日报表
10
第二部分：沉淀的形成与溶解原理
邱竹贤先生的研究认为氧化铝在冰晶石中的溶解过程可 以分为两步：第一步是Al2O3晶体受F离子侵蚀而生成Al2O3 溶质，第二步是Al2O3溶质在溶剂作用下生成铝氧氟络合离 子。在低Al2O3浓度条件下主要生成Al2OF62-离子，在高 Al2O3浓度条件下主要生成Al2O2F42-离子。我们笼统地认 为Al2O3在冰晶石中的溶解度和溶解速率主要取决于冰晶石 中游离F离子的数量和活度，取决于冰晶石熔体中AlF63-离 子的离解度。熔体中凡是占用游离F离子的因素都会降低电 解质对氧化铝的溶解度，凡是降低F离子活度的因素都必将 降低电解质对氧化铝的溶解速率，而凡是提高电解质中F离 子浓度和活度的因素虽然提高了电解质对氧化铝的溶解能力 ，但必然同时提高电解质熔体对阴极铝的溶解损失，因此努 力降低铝液和氧化铝在电解质体系的溶解度并保持平稳生产 是我们铝电解工艺和控制的重要内容。
电解铝ppt
一、铝电解的基本知识
图3.1 上世纪60～80年代以前广为使用现仍有少量存在的 侧插阳极棒自焙阳极电解槽
一、铝电解的基本知识
图3.2 上世纪60～80年代广为使用的上插阳极棒 自焙阳极电解槽
在上世纪60～70年代，上插棒自焙阳极电解槽在世界范围内得到了很大发展， 其电解槽的最大电流强度达到了170～180kA。
此外，还有两个重要的辅助环节：
(1) 炭素电极制造 (2) 氟盐生产
二、铝电解生产的基本原理
Anode reaction: 2Al2O2F62- +C → CO2+4AlF3 +4e-
Cathode reaction: AlF63- + 3e- → Al + 6FAlF4- + 3e- → Al + 4F-
二、铝电解生产的基本原理
1 铝电解的电流效率
q= 0.3356It×10-3
式中 q—每台电解槽的铝产量 I—系列电流，A t—电解时间，h
七、铝电解槽电流效率
1.1 铝电解槽电流效率降低的原因
1.二次反应，铝从阴极表面溶解（物理的或化学的）
Al CO2 CO Al2O3
二、铝电解生产的基本原理
一、铝电解的基本知识
Héroult申请专利的铝电解槽简图 1887年的Héroult专利电解槽简图 (1886年4月23日)
一、铝电解的基本知识
4国内外工业铝的生产现状
铝电解槽作为熔盐电解法炼铝的最主要设备，自 发明以来发生了很大变化。首先是结构发生了较 大变化,这主要表现在阳极最终由自焙型逐渐演变 为预焙型; 最直观和最重要的变化还当属电解槽 容量(尺寸，电流强度)的变化。
铝电解PPT课件
❖ Na3AlF6熔体中加入LiF后2AlF5的活度都随着LiF含量的增加而 降低。提高电解质的导电性能，降低电解质的初 晶温度，降低电解质熔体的蒸汽压，降低铝在电 解质中的溶解度。LiF应用在稳定性不好，槽龄较 长，需要增加极距的电解槽时，可能会其得较好 的效果。
❖ 氧化铝中含有少量杂质如SiO2 、 Fe2O3 、TiO2 、CaO、 Na2O等。在电解过程中，比铝更正电型的金属氧化物（ SiO2 、 Fe2O3 、TiO2）将会被电解析出的铝还原成金属 进入铝液，从而污染金属铝，降低质量品级。比铝更负电 性的金属氧化物（CaO、Na2O）则会与冰晶石发生反应 ，从而使电解质成分发生改变而影响电解过程，增大氟盐 的消耗。水分同样也会分解冰晶石，还能生成有害的氟化 氢气体而污染环境，并增加液体铝中的氢含量。
1.3 溶剂——氟化盐
❖ 铝电解生产中用的溶剂氟化盐有冰晶石、氟化铝以及作 为添加剂使用的氟化钙、氟化镁、氟化锂等几种。
（1）冰晶石（Na3AlF6）是氧化铝的溶剂，是组成电解质 的主要成分。现代铝电解工业使用的冰晶石为人工合成 冰晶石。下表为人造冰晶石的质量标准：
等级 不小于
F Al 特级 53 13
铝电解惰性可润湿性阴极
2012.05.19
❖ 1.铝电解概述
❖ 1.1铝电解生产流程 ❖ 1.2 原料——氧化铝（Al2O3） ❖ 1.3 溶剂——氟化盐 ❖ 1.4 预焙阳极 ❖ 1.5 铝电解槽的阴极
❖ 2.惰性可润湿阴极
❖ 2.1 TiB2涂层阴极 ❖ 2.2 TiB2陶瓷阴极 ❖ 2.3TiB2复合阴极
附和机械损失等原因，使冰晶石在生产中有一定
的消耗量，一般情况下，每生产1t铝的冰晶石消
耗为5~15kg。
(2)氟化铝（AlF3)
❖ 氧化铝中含有少量杂质如SiO2 、 Fe2O3 、TiO2 、CaO、 Na2O等。在电解过程中，比铝更正电型的金属氧化物（ SiO2 、 Fe2O3 、TiO2）将会被电解析出的铝还原成金属 进入铝液，从而污染金属铝，降低质量品级。比铝更负电 性的金属氧化物（CaO、Na2O）则会与冰晶石发生反应 ，从而使电解质成分发生改变而影响电解过程，增大氟盐 的消耗。水分同样也会分解冰晶石，还能生成有害的氟化 氢气体而污染环境，并增加液体铝中的氢含量。
1.3 溶剂——氟化盐
❖ 铝电解生产中用的溶剂氟化盐有冰晶石、氟化铝以及作 为添加剂使用的氟化钙、氟化镁、氟化锂等几种。
（1）冰晶石（Na3AlF6）是氧化铝的溶剂，是组成电解质 的主要成分。现代铝电解工业使用的冰晶石为人工合成 冰晶石。下表为人造冰晶石的质量标准：
等级 不小于
F Al 特级 53 13
铝电解惰性可润湿性阴极
2012.05.19
❖ 1.铝电解概述
❖ 1.1铝电解生产流程 ❖ 1.2 原料——氧化铝（Al2O3） ❖ 1.3 溶剂——氟化盐 ❖ 1.4 预焙阳极 ❖ 1.5 铝电解槽的阴极
❖ 2.惰性可润湿阴极
❖ 2.1 TiB2涂层阴极 ❖ 2.2 TiB2陶瓷阴极 ❖ 2.3TiB2复合阴极
附和机械损失等原因，使冰晶石在生产中有一定
的消耗量，一般情况下，每生产1t铝的冰晶石消
耗为5~15kg。
(2)氟化铝（AlF3)
--大型预焙铝电解槽焙烧启动的过程控制与方法_原材料
大型预焙铝电解槽焙烧启动的过程控制与方法大型预焙铝电解槽两种焙烧启动的技术方法特点及控制过程，谈到了两种焙烧方法中的优缺点和具体操作步骤，干法启动及湿法启动的工艺技术对比，分析了焙烧预热启动时影响铝电解槽寿命的诸多因素，在焙烧预热启动过程中所采取的预焙铝电解槽早期破损的措施。
1 概述现代大型预焙铝电解槽的焙烧启动，国内近几年新建电解铝厂大多采用铝液焙烧启动和焦粒焙烧启动两种方法，尤其是焦粒焙烧启动，目前更是各新建电解铝厂广泛使用的焙烧预热工艺技术，它较铝液焙烧启动预热时间短、温度梯度不大，可弥补槽内衬及材料质量问题的缺陷等优点，但是，也有它的不足之处，那就是较铝液焙烧启动操作复杂，技术条件要求高，阴极电流分布不均匀，电解质含碳量过高，能耗增加。
还有两种焙烧启动方法就是石墨粉焙烧启动技术方法和气体焙烧启动技术方法。
前者价格太高，造成费用增加，操作复杂（此法国内仅丹**铝厂在114.5kA铝电解槽的启动中使用过），后者易氧化碳块，用于启动的设备复杂，操作难度大，所以，这两种方法很少被铝电解生产厂家采用。
铝电解槽的预热焙烧启动是影响槽寿命的重要因素之-，而槽寿命又直接影响到铝电解的生产成本的稳定，尤其是对大型预焙铝电解槽的焙烧启动。
但是，无论采用那种技术方法，几乎都难以避免使阴极碳块及内衬产生裂纹或孔隙，可是，不让铝液浸入裂纹和孔隙是可以避免的，焦粒焙烧启动方法就具有这种优点，在白银铝厂应用较早，近年来才在国内新建铝厂及自焙槽改造的预焙槽厂家陆续广泛采用。
2 铝电解槽焙烧启动技术如何延长大型预焙铝电解槽的内衬寿命，是国内铝业界研究的重要课题，国内当前预焙铝电解槽内衬寿命比国外预焙铝电解槽内衬寿命要短2——3年，影响电解槽内衬寿命的因素很多，可分为设计、筑炉、材料、焙烧启动、生产管理五个方面，而其中焙烧方法的选择可以说是影响铝电解槽寿命的关键环节。
特别是焙烧预热启动，虽然这一过程仅仅几天，但对铝电解槽的使用寿命起着决定性的影响。
大型预焙铝电解槽生产知识PPT文档共63页
谢谢！Biblioteka 大型预焙铝电解槽生产知识61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
电解铝基础知识二ppt课件
（三）磷生铁化学成份标准控制要求及作用
1.磷生铁是根据电解生产需要，将22＃生铁及硅、锰、磷按下表配置
元素名 硅
锰
磷
称
含量 2.5- 0.3-0.5
（
3.5
％）
0.5-0.8
2、碳：可用来调整铸铁的基本组织，改善铁水的流动性，导电 性能好，促使铸铁膨胀，抵消冷却时的体积收缩。 3、磷：使铸铁收缩性最小，且流动性好，具有冷脆性。 4、锰：增加铸铁的收缩，含量不宜过多。 5、硅：可以减少铸铁的收缩。 6、硫：具有热脆性，使铸铁具有收缩性，降低铁水的流动性。 有气压收缩缺陷和热裂，影响铁--碳压降。 7、熔炼好的铁水按要求配合金，并取样供化验。
四、员工安全教育
（一）什么是“三级”安全教育
“三级”安全教育是企业安全教育的基本 教育制度。教育对象是新进厂的人员，包 括新进入的员工、临时工、季节工、代培 人员和实习人员。“三级”安全教育是指 厂（矿）级安全教育、车间（工段、区、 队）级安全教育、班组级安全教育。
（二）特种作业人员
什么是特种作业人员 特种作业人员是指其作业的场所、操作的设备、作业内容具有较大的危险性，容易发 生伤亡事故，或者容易对操作者本人、他人以及周围设施的安全造成重大危害的作业人员。 由于特种作业人员在生产作业过程中承担的风险较大，一旦发生事故，便会带来较大损失。 因此，对特种作业人员必须进行专门的安全技术知识教育和安全操作技术训练，并经严格 的考试，考试合格后方可上岗作业。 特种作业及人员的范围 电工作业。含发电、送电、变电、配电工、电气设备的安装、运行、检修（维修）、 试验工、矿山井下电钳工。 金属焊接、切割作业。含焊接工、切割工。 起重机械（含电梯）作业。含起重机械（含电梯）司机、司索工、信号指挥工、安装 与维修工。 企业内机动车辆驾驶。含在企业内及码头、货场等生产作业区域和施工限产形式的各 类机动车辆的驾驶人员。 锅炉作业（含水质化验）。含承压锅炉的操作工，锅炉水质化验工。 压力容器作业、登高架设作业、制冷作业、爆破作业、矿山通风作业、矿山排水作业、 矿上安全检查作业、矿山提升运输作业、采掘作业、矿山救护作业、危险物品作业。 从事特种作业人员必须具备的基本条件 年龄满18周岁。 身体健康，无妨碍从事相应工种作业的疾病和生理缺陷。 初中（含初中）以上文化程度，具备相应工种的安全技术知识。参加国家规定的安全 技术路论和实际操作考核并成绩合格。 符合相应工种作业特点需要的其它条件。
《铝电解技师培训》课件
铝电解设备的维护与保养
设备维护保养的重要性
阐述铝电解设备维护保养对生产效率和设备寿命的影响。
日常维护保养
介绍日常维护保养的要点，如清洁、检查、紧固等。
定期维护保养
讲解定期维护保养的步骤和注意事项，如更换易损件、检查设备性 能等。
04
CATALOGUE
铝电解生产中的安全与环保
铝电解生产中的安全风险与防范措施
铝电解生产中的事故应急处理
应急处理原则
及时报告、迅速响应、科学救援、减少损失。
应急处理措施
启动应急预案、组织救援队伍、调配救援资源、开展现场救援等。
05
CATALOGUE
铝电解技师培训计划与实施
铝电解技师培训的目标与内容
目标
培养具备铝电解技术知识和实践能力的技师，提高其在铝电解行业的技能水平和 工作能力。
02
CATALOGUE
铝电解技师的职责与要求
铝电解技师的岗位职责
操作和维护铝电解设备
监控生产过程
铝电解技师需要熟练掌握铝电解设备的操 作和维护，确保设备正常运行，提高设备 的使用寿命和稳定性。
铝电解技师需要密切监控生产过程，及时 发现并解决生产过程中的问题，确保生产 安全、高效地进行。
优化生产工艺
安全风险
高温、高压、腐蚀、触电、机械伤害 等。
防范措施
穿戴个人防护用品、定期检查设备维 护、严格执行安全操作规程、加强员 工安全培训等。
铝电解生产中的环保要求与处理方法
环保要求
减少污染物的排放、降低能耗和资源消耗、提高资源利用效 率等。
处理方法
采用环保设备和技术、加强废水废气治理、合理利用废弃物 资源等。
THANKS
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铝电解的电流效率PPT(共38页)
因此，对于一个给定的电解槽来说，应该选择一 个最佳的电解温度。
过热度与电流效率的关系是：过热度小， 电流效率高，过热度增加10℃，电流效率 降低1.2～1.5% ，因为过热度小，容易生 成侧部炉帮，阴极铝液镜面的面积缩小， 因而可提高电流效率。
其关系见图 1
图1
2.2 电解质对电流效率的影响
温度作为动力学参数对电流效率产生如下影响：
1、温度升高会增加铝在电解质熔体中的饱和浓度
2、温度升高会提高铝电解质熔体中扩散系数，这 样会使铝通过阴极表面界面层扩散传质速度的 增加
3、对于工业预焙槽来说，如果电解质温度高于正 常值，则会使槽帮结壳熔化，电解质分子比升 高，氧化铝浓度和电解质水平上升，铝水平下 降，阴极铝业面积增加，阴极平均电流密度降 低，铝溶解损失增加
1温度升高会增加铝在电解质熔体中的饱和浓度2温度升高会提高铝电解质熔体中扩散系数这样会使铝通过阴极表面界面层扩散传质速度的增加3对于工业预焙槽来说如果电解质温度高于正常值则会使槽帮结壳熔化电解质分子比升高氧化铝浓度和电解质水平上升铝水平下降阴极铝业面积增加阴极平均电流密度降低铝溶解损失增加路漫漫其悠远?温度的提高会降低电解槽的电流效率确定无疑但温度提高对提高电解质的导电性能并使阴极炭块导电体的电阻降低因此在相同槽压时会使极距增加这也有利于电流效率的提高
目前，比较确定的影响主要有以下几点： 1) 减小预焙槽的大面有利于提高阴极电流密度从而提高
电流效率。设计中，把侧部碳块放在靠近阳极投影区 的阴极部位效果比较好； 2) 小阳极替代大阳极有利于阳极气体的排放，因而有利 于提高电流效率。为什么预焙槽的电流效率总要大于 只有一个大阳极的自焙槽，主要原因似也在此； 3) 磁场及其补偿措施，根据不同的槽型而定，采取了磁 场补偿之后可以减小铝液波动和扰动的影响，减少了 Al 的溶解，有利于提高电流效率； 4) 采用点式下料和先进的控制技术，能保证预焙槽在优 化的情况下工作，有利于提高电流效率。
过热度与电流效率的关系是：过热度小， 电流效率高，过热度增加10℃，电流效率 降低1.2～1.5% ，因为过热度小，容易生 成侧部炉帮，阴极铝液镜面的面积缩小， 因而可提高电流效率。
其关系见图 1
图1
2.2 电解质对电流效率的影响
温度作为动力学参数对电流效率产生如下影响：
1、温度升高会增加铝在电解质熔体中的饱和浓度
2、温度升高会提高铝电解质熔体中扩散系数，这 样会使铝通过阴极表面界面层扩散传质速度的 增加
3、对于工业预焙槽来说，如果电解质温度高于正 常值，则会使槽帮结壳熔化，电解质分子比升 高，氧化铝浓度和电解质水平上升，铝水平下 降，阴极铝业面积增加，阴极平均电流密度降 低，铝溶解损失增加
1温度升高会增加铝在电解质熔体中的饱和浓度2温度升高会提高铝电解质熔体中扩散系数这样会使铝通过阴极表面界面层扩散传质速度的增加3对于工业预焙槽来说如果电解质温度高于正常值则会使槽帮结壳熔化电解质分子比升高氧化铝浓度和电解质水平上升铝水平下降阴极铝业面积增加阴极平均电流密度降低铝溶解损失增加路漫漫其悠远?温度的提高会降低电解槽的电流效率确定无疑但温度提高对提高电解质的导电性能并使阴极炭块导电体的电阻降低因此在相同槽压时会使极距增加这也有利于电流效率的提高
目前，比较确定的影响主要有以下几点： 1) 减小预焙槽的大面有利于提高阴极电流密度从而提高
电流效率。设计中，把侧部碳块放在靠近阳极投影区 的阴极部位效果比较好； 2) 小阳极替代大阳极有利于阳极气体的排放，因而有利 于提高电流效率。为什么预焙槽的电流效率总要大于 只有一个大阳极的自焙槽，主要原因似也在此； 3) 磁场及其补偿措施，根据不同的槽型而定，采取了磁 场补偿之后可以减小铝液波动和扰动的影响，减少了 Al 的溶解，有利于提高电流效率； 4) 采用点式下料和先进的控制技术，能保证预焙槽在优 化的情况下工作，有利于提高电流效率。
铝电解基础知识培训全解ppt课件.ppt
导电系数（104•Ω-1•㎝-1）
36～37(20℃)
体积增长率（%）
6.5（由固态变为液态）
平均线膨胀率（10-6/℃）
24（20～100℃）
线平均收缩系数（%）
1.7～1.8（650～20℃）
电化当量（g/A•h）
0.3356
（A•h/ g）
2.980
*
*
现代铝工业发展
*
*
铝 电 解 原 理
现代铝工业生产，普遍采用冰晶石---氧化铝融盐电解法。主要生产设备是电解槽。 铝电解原理：以冰晶石---氧化铝熔体为电解质，炭素材料为两极，强大的直流电由阳极导入，经过电解质与铝液层从阴极导出，在两极间发生电化学反应，使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出得到铝液，氧离子则在阳极上放电生成一氧化炭、二氧化碳混合气体的过程。
*
*
铝电解生产中的主要原料
工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过程正常进行是很重要的。通常要求它具有较小的吸水性，能够较快地溶解在熔融电解质里，在加料时飞扬损失少，并能够严密地覆盖在碳阳极上以防止阳极在空气中氧化，同时在凝固的电解质结壳表面上起良好的保温作用。这些物理性能取决于氧化铝晶格的晶型、粒度和几何形状。氧化铝分：砂状、粉状和中间状，其安息角分别为30°～35°，45°和36°～44°。
*
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三种槽型的特点：
从投资来看:预焙阳极铝电解槽的上部结构和阳极装置比较简单，电解槽本身造价较低，但制造预焙阳极需要额外的阳极成型、阳极焙烧和阳极组装等一整套设备，从而增加的投资较多，这一般适于大型铝电解厂。上插棒自焙阳极铝电解槽上部机构比较复杂，投资较高，侧插棒自焙阳极铝电解槽投资则相对低些。
*
铝电解生产原理PPT课件
11
❖ 根据铝电解的基本原理，需要为反应 过程提供大量的直流电能，用以推动 反应向生成铝的方向进行；随着电解 反应的不断进行，炭阳极以及溶解于 电解质中的氧化铝不断消耗，生产中 需及时补充，使生产得以连续进行； 原则上冰晶石是不消耗的，但是由于 和杂质反应引起的化学损失、各种机 械损失以及在电解的高温融融状态下 的挥发损失，电解过程中也需要一定 的补充。
❖ 在电解质熔体中，增加AlF3的含量，则电解质粘度降低。 但是在酸性电解质中，AlF3和Al2O3的共同存在对粘度的影 响将不会十分明显；
❖ 4）在电解质熔体中，随着AlF3含量的增加，熔体中Al2O3 的溶解度随之降低；
❖ Al3＋（络合）＋3e﹦Al
❖ 目前铝工业仍然采用活性阳极，阳极本身参与反应。 在阳极炭块上是铝氧氟络合离子中的O2－放电，发 生电化学反应：
❖ 2 O2－（络）－4e＋C﹦CO2
❖ CO2被认为是阳极第一反应产物，铝电解的结果只 消耗了Al2O3和C，因此整个电解过程总反应式为：
❖ Al.2O3＋1.5C﹦2Al＋1.5 CO2↑
.
2
一、铝的性质和用途
❖ 铝的化学性质非常活泼，与氧的亲和力很强。铝在 空气中能与氧迅速化合，生成一层致密而坚硬的氧 化铝薄膜，厚度为0.005～0.02μm，成为铝的天然保 护层，阻止铝继续被氧化，因而具有好的抗蚀性能， 还可以用阳极氧化或电镀的方法，在铝材和铝制品 的表面生成彩色鲜艳的氧化膜。
. 以轧成薄板和箔、拉成细丝、挤压成各种复杂形状 3
❖ 铝由于具有优良的物理性能，所以铝在国民经济各部 门和国防工业中得到了广泛的应用。铝作为轻型结构 材料，重量轻，强度大，陆、海、空各种运载工具， 特别是飞机、导弹、火箭、人造卫星等，均使用大量 的铝，一架超音速飞机的用铝量占其自身重量的70％， 一枚导弹用铝量占其总重量的10％以上。用铝和铝合 金制造的各种车辆，由于重量轻，可以减少能耗，所 节省的能量远远超过炼铝时所消耗的能量。在建筑工 业中用铝合金作房屋的门窗及结构材料，铝具有吸音 性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建 筑室内的天花板等也采用铝，用铝制作太阳能收集器， 可以节省能源。在电力输送方面，铝的用量居首位， 90％的高压电导线是用铝制作的。在食品工业上，从 仓库储槽到罐头盒，以至饮料容器大多用铝制成。在 其他方面，用铝粉作难熔金属(如钼等)的还原剂和作 炼钢过程中的脱氧剂，以及日常生活中的锅、盆、匙 等。
第一章——现代预焙铝电解槽基本结构—2
第二篇：铝电解生产的工程技术 1、现代预焙铝电解槽的基本结构现代铝工业已基本淘汰了自焙阳极铝电解槽，并主要采用容量在160kA 以上的大型预焙阳极铝电解槽（预焙槽）。
因此本章主要以大型预焙槽为例来讨论电解槽的结构。
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。
各类槽工艺制度不同，各部分结构也有较大差异。
图1、图2分别为一种预焙槽的断面示意图和三维结构模拟图；图3、图4为我国一种200kA 中心点式下料预焙槽的照片与结构图（总图）。
图1 预焙铝电解槽断面示意图铝液 阳极炭块 电解质液 下料器 阴极炭块 电解质结壳耐火与 保温内衬钢壳 阴极钢棒集气罩 阳极导杆 氧化铝覆盖料图2 预焙铝电解槽三维结构模拟图图4 我国一种200kA 预焙铝电解槽结构图1.混凝土支柱；2.绝缘块；3.工字钢；4.工字钢；5.槽壳；6.阴极窗口；7.阳极炭块组；8.承重支架或门；9.承重桁架；10.排烟管；11.阳极大母线；12.阳极提升机构；13.打壳下料装置；14.出铝打壳装置；15.阴极炭块组；16.阴极内衬1.1 阴极结构电解铝工业所言的阴极结构中的阴极，是指盛装电解熔体（包括熔融电解质与铝液）的容器，包括槽壳及其所包含的内衬砌体，而内衬砌体包括与熔体直接接触的底部炭素（阴极炭块为主体）与侧衬材料，阴极炭块中的导电棒、底部炭素以下的耐火材料与保温材料。
阴极的设计与建造的好坏对电解槽的技术经济指标（包括槽寿命）产生决定性的作用。
因此，图3 我国的一种200kA 预焙铝电解槽（照片）1312 3 5 711 10 8 4 6 15 1412 169阴极设计与槽母线结构设计一道被视为现代铝电解槽（尤其是大型预焙槽）计算机仿真设计中最重要、最关键的设计内容。
众所周知，计算机仿真设计的主要任务是，通过对铝电解槽的主要物理场（包括电场、磁场、热场、熔体流动场、阴极应力场等）进行仿真计算，获得能使这些物理场分布达到最佳状态的阴极、阳极和槽母线设计方案，并确定相应的最佳工艺技术参数（详见本书第三篇 “铝电解槽的动态平衡及物理场”），而阴极的设计与构造涉及到上述的各种物理场，特别是它对电解槽的热场分布和槽膛内形具有决定性的作用，从而对铝电解槽热平衡特性具有决定性的作用。
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3.0 27.9 25.6 16.5 19.4 57.6 114 103.6 114.2 111.7 155.2 320.1
1.60 14.68 11.75
6.8 7.46 20.62 33.82 22.97 20.59 16.70 19.88 34.21
（预计） 2008
1540
284.1
22.62
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
绪论：了解大型槽，认识大型槽（一）
• 四代槽型： 1、小预焙槽；
•
2、自焙槽；
•
3、中型边部加工预焙槽；
•
4、大型预焙阳极铝电解槽。
• 一、系列电流大 ＜80kA 80～160kA 200～400kA
（80％）——大型槽（500kA、600kA）
4 神火 20.6 5 豫联 18.2
11 登电 6.1 12 永安 5.7
18 禹州 2.0 19 沁阳 1.9
6 商电 12.7 13 淅川 5.6
7 天元 9.4 14 龙祥 5.5 合计 G935 210.7
2006：氧化铝520（37.9％）：电解铝210（22.5％） 2007：氧化铝750（38.5％）：电解铝306（24.4％）
• 1、输入热量多 Q=k I2Rt
•
——强化散热意识 （结构设计、新材料应用、 热
场计算合理、 重视铝水平管理）
•
小槽怕冷，大槽怕热。
• 2、磁场力大 F=λ BIL
• ——减小磁力影响 (优化母线配置、保持规整槽膛 －
减少水平电流、 较高铝水平－增加导体惯量 m.v）
绪论：了解大型槽，认识大型槽（二）
• 可提取铝的矿石：铝土矿、明矾石、霞石、蓝晶石等。
1.2 金属基本分类
• 91天然元素 非金属18 金属73种
• 金属
非金属
O2 Cl2 N2 F2
•
B P Br I C
• 黑色金属
Fe Mn Cr
• 有色金属 轻金属 Al Mg Na K
•
重金属 Cu Pb Zn
•
稀有金属 Ta钽 La镧 Nb铌 Zr锆
目录
• 绪 论 了解大型槽，认识大型槽
•
——大型中间下料预焙槽的技术特点及管理思路
• 第一章 铝的性质和用途
• 第二章 铝电解的基本理论知识
• 第三章 铝电解所用物料及能源
• 第四章 大型预焙铝电解槽构造
• 第五章 铝电解槽的预热与启动
• 第六章 铝电解槽主要操作
• 第七章 铝电解槽非正常期生产管理
• 我国铝产量占世界的比重
客观认识我国铝工业的发展：
二高一资产业
正视责任与义务
第一章 铝的性质和用途
• 1.1 自然界的铝
• 铝是自然界分布极广，含量极丰富的金属元素，地壳总含量 7.35%(8.2%) ， 第三位， 占金属的三分之一，
• （氧 49.1% ； 硅 26.3% ；四~八位 是 Fe、Ca、 Na、K、Mg 总 占 98.04% 其余86种仅占1.96%）
• 二、采用心（中间）下料工艺 • 1、下料点少而集中 （4---6个点 一线排列） • ——提高AO的溶解性、保持槽底清洁； • （沙状AO、 质水平适当高、 高流速区选下料点、 低
AO浓度工艺、 勤加工，少下料、 定期清理积料） • 2、边部不加工 （ 侧部热、炉帮易空） • ——保持完好的炉帮。 • （加强侧部散热 、适当加工边部）
避免热冲击，减少热振荡； 实现零效应管理。
绪论：了解大型槽，认识大型槽（三）
• 三、阳极使用多块预焙炭块（24 28 40 20*2 48) • 1、阳极周期性更换 • ——底部不平 电流不匀；
（科学安排换极表, 提高换极精度 , 保持较高的质水 平, ）
2、散热面增大（ 阳极高矮不等，增大散热面 25—30% ，上部散热约占50～55％ ） ——重视壳面保温 13~18cm
1cmAO == 60~90mv电能
河南铝工业（2006）
序 单位 产量 序 单位 产量 序号 单位 产量
号
（万吨） 号
（万吨）
（万吨）
1 伊川 40.8 8 发祥 7.3
15 鑫旺 5.1
2 万基 25.8 9 渑池 7.1
16 郑铝 4.1
3 万方 23.5 10 林州 6.9
17 华鑫 2.2
•
贵金属 Au Ag Pt
•
半金属 Si Ge锗 Se硒 Te碲
• 铝 －－ 轻有色金属
• 1.3 铝的主要特性
• 第三周期3号主族元素(原子序号为13）,可离解3个
电子（ 3s2 3p1 ）而为正三价或 正 一价的离子；
• 原子量26.98154－－27.0 • 密度 2.699 g/cm3 液态 （660 ℃ ）2.30 g/cm3 ， • 熔点 659℃ ； 沸点 2467 ℃ ； 硬度为 3； • 导电系数 36～37 × 10-4Ω–1 cm-1(为银的36.1％）， • 导热系数 2.08 J/cm.s.℃, 熔化热386.6J/g • 液—固收缩率6.6% ，线膨胀系数 2.4×10-5/ ℃ ， • 电化当量 0.3356 g/A.h
• 我国电解铝发展状况——高空发展，产能疯扩
年 份 电解铝产量（万吨） 比上一年增加量（万吨） 增加比例（％）
“八五” “九五”
“十五”
“十一五”
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
187 190 217.9 243.5 260 279.4 337.1 451.1 554.7 668.9 780.6 935.8 1255.9
• 性质极为活泼 、 无元素态单质金属铝（ 250多种矿物，硅酸盐族 类,风化成为粘土）
• 1746年Pott从明矾制取了纯的氧化铝，并被命名为Aluminia （氧化铝），这是由于它是从alum（明矾）中提取出来的。1807 年，英国H.达维试图用电解法从氧化铝中分析出金属，他将此种 拟想中的金属称为Aluminium，此后铝即沿用此名。
第八章 铝电解槽正常生产管理
• 第九章 铝电解生产的计算机控制
• 第十章 病槽及防治
• 第十一章 电解生产的电流效率
• 第十二章 电解生产的电能消耗与能量平衡
• 第十三章 铝电解生产中的常规测量
• 第十四章 铝电解槽阴极破损及对策
• 第十五章 铝电解烟气净化及原料输送
整体 概述
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