铝电解槽
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
电解铝电解槽的工作原理
电解铝电解槽的工作原理1. 电解铝的背景1.1 什么是电解铝？大家都知道，铝这种金属在我们的生活中可谓是无处不在。
铝箔、铝罐、铝合金，简直是随处可见。
但是，电解铝是如何从原料变成我们日常用的铝呢？这里就要提到电解铝的工艺啦！它可不是简单的加热、搅拌，而是一场电的“舞会”。
1.2 电解铝的历史在古老的时代，铝可不是像现在这样常见。
人们为了提取铝，不得不费尽心思。
直到19世纪，科学家们才发现了电解的方法，开启了铝的新时代。
可以说，电解铝的出现，真是为我们生活带来了大大的便利！2. 电解槽的构造2.1 电解槽的基本构造说到电解铝，电解槽可是主角。
电解槽就像一个大大的“锅”，里面装着熔融的铝土矿和电解液。
它的外壳通常用耐高温的材料做成，防止热量流失。
槽里面可不是随便加东西的，它需要精准的温度和成分，才能保证电解反应的顺利进行。
2.2 重要的电极在这个电解槽里，还有两个重要的角色，正极和负极。
正极一般是用碳材料制成的，而负极则是铝的液态金属。
电流从正极流向负极，电解反应就在这个过程中发生。
简而言之，就像是电流在槽内“跑步”，一边跑一边让铝离子变成铝金属。
3. 电解过程3.1 电解反应的原理在电解过程中，铝土矿中的铝离子在电场的作用下，向负极移动，最终被还原成铝。
这个过程可是极其耗电的，几乎需要强大的电力支持。
不过，铝的“魅力”在于它轻、耐腐蚀、导电性好，真是值得这点电力投资！3.2 生产中的挑战不过，电解铝的路并非一帆风顺。
温度、电流、原材料的质量都会影响铝的产量和纯度。
就像做菜，如果火候掌握不好，菜肴可能会“翻车”。
因此，在实际生产中，技术人员需要不断调整参数，保证最终的铝金属达到标准。
4. 结语说到这里，电解铝的工作原理其实并没有想象中那么复杂，只要理解了电解槽、构造和过程，就能轻松掌握它的精髓。
而电解铝这一技术的成功，不仅为我们的日常生活增添了便利，也在工业发展中发挥了不可替代的作用。
就像那句老话：“千里之行，始于足下。
铝电解槽短路口的作用
铝电解槽短路口的作用
铝电解椿短路口在铝电解生产过程中具有重要作用。
其主要作用如下:
1.实现停槽:当电解槽运行时，短路口处于断开状态，不参与导电。
当需要停横时，闭台短路口即可将电解槽(主要是阳极导电部分)短路，实现停槽。
2.避免短路:铝电解生产过程中，由于电解液和气泡的复杂流动和化学反应等原因，会在电解池内形成短路现象，从而影响了铝水和电解质的质量。
铝电解短路口是指电解池的阳极和阴极之间出现了连接二者的小通道。
通道的位置和大小是非常不规则的，并且会在电解过程中不断变化。
以上信息仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
铝电解槽焙烧的原理是什么
铝电解槽焙烧的原理是什么
好的,铝电解槽焙烧的原理我将详细解释如下:
一、铝电解槽焙烧的目的
铝电解槽长期运行后,槽衬里会积聚碳块、氧化物等杂质。
焙烧可以去除这些杂质,恢复槽衬性能,提高电流效率。
二、焙烧过程
1. 关闭电解电流,排出电解浴液。
2. 在空置状态下通入热风,加热电解槽Raise温度至所需焙烧温度,通常在800-1000C。
3. 保持此温度并不断输送热风,保持焙烧一定时间,如4-8小时。
4. 然后关闭热风,待槽体冷却至一定温度后即完成焙烧。
三、焙烧原理
1. 高温可使积碳氧化并释放出去。
2. 槽衬内的氧化铝发生化学变化,脱除杂质生成纯Al2O3。
3. 高温使槽衬表面再结晶,修复微裂隙,恢复致密。
4. 可以蒸发挥发一定量杂质,排出槽外。
5. 焙烧后需要复RandomState形成氧化物保护层。
四、注意事项
1. 焙烧温度不能过高,要严格控制以防槽体损伤。
2. 冷却要缓慢,防止温差应力破坏衬层。
3. 防止热风直接吹射电极,保护阴极。
4. 焙烧次数不宜过多,以免反复热胀冷缩损害槽体。
5. 要做好通风和烟气治理,确保操作安全。
综上所述,这就是铝电解槽焙烧的基本原理和注意事项。
焙烧是维持电解槽正常
运行的必要措施。
铝电解槽重量计算公式
铝电解槽重量计算公式铝电解槽是用于铝电解生产的重要设备，它的重量计算对于设备的设计、生产和运输都具有重要的意义。
本文将介绍铝电解槽重量的计算公式及其相关知识。
一、铝电解槽的结构和重要参数。
铝电解槽是铝电解生产中用于电解铝的重要设备，它通常由槽体、阳极、阴极、电解液等部分组成。
其中，槽体是整个设备的主体部分，决定了整个设备的重量和结构。
槽体的重量计算需要考虑其材料、尺寸、厚度等因素。
铝电解槽的重要参数包括槽体的长度、宽度、深度、材料密度、厚度等。
这些参数对于槽体重量的计算都具有重要的影响。
二、铝电解槽重量计算公式。
铝电解槽的重量可以通过以下公式进行计算：槽体重量 = 槽体材料密度×槽体长度×槽体宽度×槽体厚度。
其中，槽体材料密度是指槽体所采用材料的密度，通常以千克/立方米为单位；槽体长度、宽度、厚度分别为槽体的尺寸参数，通常以米为单位。
在实际应用中，还需要考虑槽体的结构形式、边缘处理、焊接接头等因素对重量的影响，这些因素都需要进行修正计算。
三、铝电解槽重量计算举例。
假设一台铝电解槽的槽体材料为铝合金，密度为2700千克/立方米，槽体尺寸为3米×2米×1米，槽体厚度为10毫米，那么可以通过上述公式计算出槽体的重量为：槽体重量 = 2700千克/立方米× 3米× 2米× 0.01米 = 162千克。
这个例子展示了铝电解槽重量的简单计算过程，通过这个计算，可以帮助设备制造商和用户对设备的重量有一个大致的了解，从而为设备的设计、生产和运输提供参考依据。
四、铝电解槽重量计算的注意事项。
在进行铝电解槽重量计算时，需要注意以下几个方面：1. 材料密度的选择，不同的材料密度不同，需要根据实际情况选择合适的材料密度进行计算。
2. 尺寸参数的准确性，槽体的尺寸参数需要准确测量，避免因参数不准确导致计算结果的误差。
3. 结构形式的修正，槽体的结构形式、边缘处理、焊接接头等因素都会对重量产生影响，需要进行修正计算。
电解铝电解槽结构
电解铝电解槽结构电解铝是一种重要的金属材料，广泛应用于航空、汽车、建筑等领域。
而电解铝的生产过程中，电解槽是关键设备之一。
本文将介绍电解铝电解槽的结构和工作原理。
一、电解槽的概述电解槽是电解铝生产中的核心设备，其主要功能是通过电解过程将铝矾土中的铝氧化成金属铝。
电解槽一般由槽体、电解质、电极和电源等组成。
二、槽体结构电解槽的槽体一般采用钢结构，具有良好的耐腐蚀性和机械强度。
槽体内部由耐火材料涂层，以抵抗高温和化学侵蚀。
槽体的底部设有底部引流口，用于排出电解过程中产生的铝液。
三、电解质电解质是电解槽中的重要组成部分，它起到导电和溶解铝的作用。
电解质一般由氟化铝和氯化铝等盐类组成，能够在高温下保持液态状态。
电解质的浓度和温度对电解过程的效果有重要影响。
四、电极结构电解槽中的电极是电流的传导介质，一般由碳材料制成。
电解槽中有两种类型的电极，分别是阴极和阳极。
阴极是电解铝的产出端，它由导电炭块组成，能够吸附氧化铝并还原成金属铝。
阳极则是电解质的溶解端，它由碳块或碳钢制成，能够氧化成二氧化碳。
五、电源系统电解槽的电源系统是为电解过程提供电能的设备。
电源系统一般由整流器和变压器组成。
整流器将交流电转换为直流电，变压器则将高压电流降低到适合电解槽的电压。
六、电解过程电解过程是电解铝生产的核心环节。
在电解槽中，铝矾土经过磨碎、脱水等处理后，成为称为氧化铝的粉末。
氧化铝与电解质混合后，放置在电解槽中。
通电后，正极吸附氧化铝并还原成金属铝，同时负极产生氧化反应。
金属铝在槽底通过底部引流口排出，而氧化反应则产生二氧化碳。
七、电解槽的优化为了提高电解铝的生产效率和降低能耗，电解槽的结构也在不断优化。
例如，采用新型的槽体材料和涂层，能够提高抗腐蚀性和热稳定性；优化电解质的组成和浓度，可以提高电解效果；改进电极材料和形状，能够增加电流传导效率。
总结起来，电解铝电解槽是电解铝生产过程中的核心设备，其结构包括槽体、电解质、电极和电源等。
电解铝电解槽制作安装要点及措施
电解铝电解槽制作安装要点及措施以往传统的电解铝点企业自焙槽很难实现到自动化控制的水平，且们对其中的电解铝电解槽的制造安装过程进行了完善，突出其中的环保性能。
文章主要是分析了预焙电解铝电解槽制作安装设计中的要点，同时讲解了有效改善到预焙电解铝电解槽技术的相关措施，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。
标签：电解铝;电解槽;制作方案1、前言电解槽设计是现代铝电解槽所有用高效节能的关键。
铝生产质量能有效保障到铝电解槽的稳定运行，通过物理场设计应用到较为先进的生产技术中又将石墨化阴极炭块应用到其中，从而有效提升到铝电解槽的安装技术水平。
2、预焙电解铝电解槽制作安装设计要点2.1、物理场设计铝电解槽周围的母线和电压将在熔体中产生磁场能量。
熔体中的高压电流和磁场会产生电磁功率。
电磁场的力将导致熔体高速流动，并引起熔融铝的波动。
如果流速太快会损坏侧部的碳块。
主界面的挤压变形速度影响铝电解槽中铝与二氧化碳之间的不同反应，不利于降低脉冲电流的速度和效率，造成电解槽不稳定。
因此，建议从总线独特设计的另一个角度采用高级应用技术程序，以确保电流效率可高达94%以上，原铝质量达到较好的水平，直流能耗为13250kW之内。
2.2、先进的技术应用整流机组电综合自动化系统是电解铝生产的主要系统，具有功能强大、总体设计严谨等特性。
合理安装和调试可充分满足电解铝生产对电力的需求。
电力控制则是整个整流机组电气设计得以持续稳定运行的重中之重，也是一项核心技术，其控制水平的高低，直接决定了电解铝成品质量的好坏[1]。
正因如此，整流机组电气设备的安装和调试就显得尤为重要，其重要性主要体现在两个方面：其一，可有效保证电解铝生产过程中对直流电平衡稳定性的要求，其二，可大幅度提升电流效率，降低能耗和生产成本。
2.阳极提升技术，结构简单，制造更方便。
在菱形板旋转棒基本结构的阳极金属举升相关机理中。
3.根据铝电解槽壳体的受力情况，分析了船形铝电解槽壳体的工艺。
铝电解槽标准
铝电解槽标准
铝电解槽是铝冶炼和生产过程中最重要的设备之一，其设计和制造标准对于铝产品的质量和产量以及生产效率都有着至关重要的影响。
随着铝工业的不断发展，铝电解槽的设计和制造标准也在不断改进和优化。
在设计和制造铝电解槽时，需要考虑到许多因素，例如槽的尺寸、形状、材料、结构、热工况、电气性能等等。
这些因素都需要根据不同的生产工艺和产品要求进行合理的选择和控制。
一般来说，铝电解槽的设计和制造标准包括以下几个方面：
1. 槽的尺寸和形状需要根据生产工艺和产品要求进行选择。
一般来说，槽的尺寸越大，能够生产的铝液量就越大，但是槽的尺寸过大也会带来一些问题，例如难以控制温度和成分均匀性等。
因此，在选择槽的尺寸时需要综合考虑各种因素。
2. 槽的材料一般采用钢材或混凝土。
钢材具有较好的机械性能和热工性能，但需要采取防腐措施；混凝土具有较好的耐腐蚀性，但需要采取保温措施。
3. 槽的结构需要根据生产工艺和产品要求进行设计。
一
般来说，槽的结构需要考虑到耐腐蚀性、保温性、强度等方面，同时还需要考虑到维修和更换的方便性。
4. 槽的热工况需要根据生产工艺和产品要求进行控制。
一般来说，槽的温度需要控制在一定范围内，同时还需要考虑到冷凝和挥发等化学反应对于槽内热工况的影响。
5. 槽的电气性能需要符合生产工艺和产品要求。
一般来说，槽的电流和电压需要控制在一定范围内，以保证铝产品的质量和产量以及生产效率。
综上所述，铝电解槽的设计和制造标准需要根据生产工艺和产品要求进行综合考虑和优化。
只有这样才能够生产出高质量、高产量的铝产品，同时也能够提高生产效率并降低生产成本。
电解铝 电解槽 工作电压
电解铝电解槽工作电压电解铝是指利用电解原理将氧化铝还原为铝金属的过程。
而电解槽是电解铝的重要设备，是进行电解反应的场所。
工作电压是指在电解槽中施加的电压，它对电解铝的生产效率和能耗有着重要影响。
本文将从电解铝的工作原理、电解槽的结构和工作电压的选择等方面进行探讨。
电解铝的工作原理是基于电解学原理的。
当电解槽中施加一定电压时，通过阳极和阴极之间的电解质溶液，使铝离子在阴极表面还原成纯铝金属。
同时，阳极上的氧化物被氧化成氧气释放出来。
这个过程可以用下面的化学方程式表示：2Al3+ + 6e- → 2Al（阴极反应）6O2- → 3O2 + 12e-（阳极反应）综合两个反应，可以得到电解铝的方程式：2Al2O3 → 4Al + 3O2电解槽是进行电解铝的设备，它通常由一系列的阳极和阴极组成。
阳极一般采用炭块，而阴极则是铝金属的容器。
阳极和阴极之间通过电解质溶液连接起来，形成一个闭合的电路。
在电解槽中，还需要控制电流的大小和均匀性，以及温度的控制。
电流的大小和均匀性对于电解铝的质量和产量有着重要影响。
而温度的控制可以影响电解反应的速率和能耗。
工作电压是电解槽中施加的电压，它对电解铝的生产效率和能耗有着重要影响。
工作电压的选择应综合考虑多个因素。
首先，工作电压应能够提供足够的电能，使电解反应能够进行。
其次，工作电压的大小会影响电流的大小和均匀性。
过高的工作电压可能导致电流过大，电解槽中的局部温度过高，从而影响电解铝的质量。
而过低的工作电压则可能导致电流不足，影响电解铝的产量。
此外，工作电压的选择还应考虑电解槽的结构和材料的限制，以及电解铝的成本考虑。
电解铝是一种重要的金属制备方法，而电解槽和工作电压是电解铝生产过程中的关键因素。
通过合理选择工作电压，可以提高电解铝的生产效率和质量，降低能耗和成本。
因此，在电解铝生产中，对于电解槽的结构设计和工作电压的选择都应进行充分的研究和优化，以实现更加高效、节能的电解铝生产过程。
2-3铝电解槽结构
三、电解槽结构
自焙阳极旁插式电解槽 • 基础：绝缘 • 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 • 阳极: 铝箱、钢质框架 • 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 • 导电母线和绝缘设施
三、电解槽结构
自焙阳极上插式电解槽：
三、电解槽结构
四、电解槽系列
• 为保证系列的连续稳定运行，需备用电源；
• 电解槽排布方式：
• 横向排列 • 纵向排列
单行排列 双行排列
四、电解槽系列
铝电解
目录 CONTENTS
铝电解基本知识 铝电解槽结构 电解槽焙烧与启动 铝电解正常生产
02
铝电解槽结构
一、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CO2（30%） 气体； • 电解总反应： • 2Al2O3（aq）+3C（s）=4Al（l）+3CO2 （g）
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
三、电解槽结构
连续预焙阳极电解槽 • 相对于非连续式有如下特点： 优点： • 无阳极残极，预焙炭块消耗量小； • 阳极电流分布均匀，故阳极消耗均匀； • 生产的连续性。 缺点： • 阳极不能用氧化铝保温，热损失大； • 炭块之间接缝存在接触电压降，故槽电压较大。
二、电解槽的发展
• 铝电解槽的发展从19世纪末至今已经有了一百多年的历史。 • 三个发展阶段： • 铝电解工业初期的小型预焙电解槽； • 20世纪20~40年代，相继采用旁插棒式自焙阳极和上插棒式自焙
电解铝电解槽结构
电解铝电解槽结构电解铝是一种常见的铝生产方法，其核心设备是电解槽。
电解槽是一个用于电解铝的设备，它采用特定的结构设计，以实现高效的铝电解过程。
电解槽通常由斜坡式底槽、阳极和阴极等组成。
斜坡式底槽是电解槽的主体部分，它由耐火材料制成，具有较好的耐高温和耐腐蚀性能。
底槽的斜坡设计有助于铝液从底部流出，便于收集和提取。
阳极位于底槽的顶部，它是电解过程中的正极，通常由碳材料制成。
阳极的作用是提供氧化反应所需的正电荷。
阴极位于底槽的底部，它是电解过程中的负极，通常由碳材料涂覆钢制而成。
阴极的作用是吸收氧化反应产生的电子。
在电解铝的过程中，电解槽中的电解质是非常重要的。
电解质一般采用氟化铝和氯化铝的混合物，它们可以提供所需的离子导电性。
电解质的浓度和温度对电解过程的效果有着重要的影响。
此外，电解槽还需要配备炉渣槽和温度控制系统等设备，以确保电解过程的稳定性和效率。
除了上述基本结构外，电解槽还可以根据具体的工艺要求进行一些改进。
例如，可以在底槽中设置导流板或导流槽，以改善液体流动的均匀性和稳定性。
此外，还可以在阳极上设置保护罩，以减少阳极的损耗和杂质的进入。
电解槽还可以根据需要进行分段设计，以提高铝液的纯度和收集效率。
在实际应用中，电解槽的结构设计需要兼顾多个因素。
首先，要考虑到生产效率和能耗的平衡，以实现高效的铝生产。
其次，要考虑到设备的耐用性和稳定性，以确保长期稳定运行。
此外，还要考虑到维护和清洁的便利性，以减少生产线停机时间和生产成本。
电解铝电解槽是实现铝电解的关键设备，其结构设计直接影响到生产效率和产品质量。
通过合理的设计和改进，可以提高电解过程的效率和稳定性，实现高效、低能耗的铝生产。
铝电解槽阳极效应
铝电解槽阳极效应
铝电解槽阳极效应是一种在铝电解生产过程中常见的问题。
阳极效应的发生会导致电解槽电压急剧升高，达到20～50V，甚至更高，对整个电解系列产生很大影响，使电流效率降低，影响电解各个技术指标，且使铝的产量和质量降低，破坏了整个电解系列的平稳供电。
阳极效应发生的机理目前众说纷纭，较好地解释这一现象的是“阳极过程改变学说”。
这种观点认为，阳极效应的发生是由于随着电解过程的进行，电解质中含氧离子逐渐减少，当达到一定程度后，氟析出且与阳极炭作用生成炭的氟化物。
炭的氟化物在分解时又析出细微的炭粒，这些炭粒附在阳极表面上，阻止了电解质与阳极的接触，使电解质不能很好地湿润阳极，形成一层导电不良的气膜，导致阳极过电压增大，引起阳极效应。
针对阳极效应的解决方法，主要有两种：一是使用效应棒（木棒）熄灭；二是降低阳极，增加氧化铝的下料量。
然而，这两种方法并未完全解决问题，仍需寻找更有效的处理方法。
在环保日益重要的今天，铝电解生产中特别是在大型预焙槽生产中应严格控制阳极效应。
铝工业专家Haupin提出了“瞄准零效应”的管理思路，认为“零效应”管理是最理想的状态。
因此，控制阳极效应，实现“零效应”管理是铝电解生产今后发展的方向。
你了解铝电解槽的基本结构和耐火材料的应用吗？
你了解铝电解槽的基本结构和耐⽕材料的应⽤吗？铝电解槽是铝电解⽣产的主要热⼯设备。
电解铝是把氧化铝中的铝转变成⾦属铝的过程，其转变的主要原理是以冰晶⽯和氧化铝熔体作为电解质，以炭素材料作为两极，直流电经阳极导⼊电解液与铝液层，⽽后从阴极导出。
直流电在电极间产⽣热能，并保持正常的电解温度(920〜980℃)，使冰晶⽯和氧化铝熔融体变成离⼦状态，同时实现电化学反应，电解的产物在阳极上为CO2和CO的混合⽓体，在阴极上析出液态⾦属铝。
关于1、铝电解槽的基本结构电解槽按槽⼦的结构分为有底式和⽆底式两种;按槽壳外形分为正⽅形和长⽅形两种;按阳极结构分为预焙阳极和连续⾃焙阳极;按导电的⽅式分为侧部导电和上部导电等。
过去采⽤的电解槽多为⽆底式长⽅形侧部导电连续⾃焙阳极。
近年来，有底式上部导电预焙阳极160〜350kA的电解槽,得到了⼴泛的应⽤。
图11-1为⼀座320kA的预焙阳极铝电解糟预焙阳极160~350kA铝电解槽铝电解槽各部位砌体体积见表11-1。
关于2、铝电解槽重要砌筑材料选⽤2.1硅酸钙板硅酸钙板，执⾏国家标准GB/T10699。
硅酸钙板的物理指标见表11-2，其尺⼨允许偏差和外观见表11-3.2.2黏⼟质隔热耐⽕砖黏⼟质隔热耐⽕砖，执⾏国家标淮GR/T3994。
黏⼟质隔热耐⽕砖的物理指标见表11-4,其尺⼨允许偏差和外观见表11-5。
2.3黏⼟质耐⽕砖黏⼟质耐⽕砖，执⾏标准YB/T5106-1993。
黏⼟质耐⽕砖的物理性能指标见表11-6.黏⼟质耐⽕砖的尺⼨允许偏差和外观见表11-7.电解槽使⽤黏⼟砖牌号不低于N-4。
热导率/W·(m·K)2.4 ⼲式防渗料⼲式防渗料技术性能指标见表11-8.2.5 电解槽⽤普通阴极炭块电解槽普通阴极炭块.执⾏⾏业标准YS/T286—1999。
阴极炭块的理化指标见表11-9，阴极炭块允许偏差见表11-10，阴极炭块弯曲度见表11-11.炭块表⾯的缺陷见表11-12，外观应符合如下规定：(1)炭块表⾯平整，断⾯组织不许有空⽳、分层和夹杂物。
铝电解槽的工作原理
铝电解槽的工作原理铝电解槽是用于生产铝的重要设备，其工作原理是通过电解的方式将铝矿石中的铝氧化物分解为铝金属和氧气。
本文将详细介绍铝电解槽的工作原理。
一、铝电解槽的结构铝电解槽由钢制槽体和陶瓷制电解槽内衬组成。
槽体上部设有导电电极，电极间距离恒定，下部则设有铝液收集槽和底部出铝口。
在电解槽中，铝矿石被放置在电解质中，形成电解液。
铝电解槽的工作原理基于铝在高温下的电解性质。
首先，将铝矿石经过研磨、浸泡等处理后，与氢氧化钠等电解质混合，形成电解液。
然后，将电解液注入铝电解槽中，通过加热使其达到高温，一般约为950-980℃。
在电解槽中，电解液的上部是正极，下部是负极。
正极由导电电极组成，负极则是铝液收集槽和底部出铝口。
在电解槽中，通过外加电流，正极上的电子向负极流动，同时在电解液中发生一系列的电化学反应。
具体而言，电解液中的氧化铝（Al2O3）分解成铝离子（Al3+）和氧离子（O2-）。
铝离子被吸附到负极的铝液收集槽上，逐渐形成铝金属。
而氧离子则在正极上与水分子结合，生成氧气（O2）。
通过这种电解反应，铝矿石中的氧化铝逐渐分解，铝金属逐渐沉积在负极上，氧气则从正极释放出来。
铝金属在负极上逐渐积聚，当达到一定厚度时，可从底部出铝口进行收集。
三、铝电解槽的优势铝电解槽作为生产铝的关键设备，具有以下优势：1. 低能耗：铝电解槽采用电解法生产铝，相比其他生产方法，能耗更低，能够有效节约能源。
2. 高纯度：通过电解槽生产的铝金属纯度高，可以满足各种工业和军事需求。
3. 生产效率高：铝电解槽的生产效率较高，可以实现大规模铝生产，满足市场需求。
4. 环保节能：铝电解槽生产过程中无需添加大量化学药品，对环境污染较小，符合环保要求。
四、铝电解槽的应用铝电解槽广泛应用于铝冶炼行业，是生产铝的重要设备。
铝金属被广泛应用于航空、汽车、建筑等各个领域，具有重要的经济价值和战略意义。
总结：铝电解槽是通过电解的方式将铝矿石中的氧化铝分解为铝金属和氧气的设备。
铝电解槽
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⑷炭阳极对阳极糊的要求
阳极糊要求有一定的塑性（或流动性），以便 阳极糊要求有一定的塑性（或流动性），以便 ）， 填满拔棒后留下的孔洞； 填满拔棒后留下的孔洞；但流动时不能引起焦 粒偏析，孔洞不能被富含沥青的糊所填充， 粒偏析，孔洞不能被富含沥青的糊所填充，以 免此处焦化后孔隙率过高； 免此处焦化后孔隙率过高； 流动性与糊中沥青配比、沥青的软化点、 流动性与糊中沥青配比、沥青的软化点、阳极 上部温度等因素有关。 上部温度等因素有关。 阳极糊的质量主要取决于固定炭粒的粒度组成， 阳极糊的质量主要取决于固定炭粒的粒度组成， 沥青配比由粒度组成确定。 沥青配比由粒度组成确定。
预焙阳极电解槽
依加料方式分： 依加料方式分：边部打壳和中部打壳电解槽 • 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、炭块 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、 • 阴极装置：阴极炭块、钢质导电棒 阴极装置：阴极炭块、 • 铝母线：阳极母线、阴极母线、立柱母线 铝母线：阳极母线、阴极母线、 • 进电方式：一端进电、双端进电 进电方式：一端进电、
铝电解机理——两极过程 铝电解机理——两极过程
１．阴极过程： 阴极过程： Al3+(配离子）＋３e=Al 配离子）＋ 配离子）＋３ 配离子解离，配离子同时放电； 配离子解离，配离子同时放电； 分子比↑ 温度↑、Ａl 浓度↓ 阴极电流密度↑ 分子比↑、温度↑、Ａ 2O3浓度↓，阴极电流密度↑ 铝钠析出电位差值减小，可能导致钠离子放电； →铝钠析出电位差值减小，可能导致钠离子放电； 采用酸性电解质体系，较低的电解温度， 采用酸性电解质体系，较低的电解温度，尽可能 大的Ａ 浓度，良好的传质以防阴极上N 大的Ａl2O3浓度，良好的传质以防阴极上 a+过度 积累而放电。 积累而放电。 阳极过程： ２．阳极过程： 2O2-(配离子）＋Ｃ－４e=CO2 配离子）＋Ｃ－ 配离子）＋Ｃ－４ 配位阴离子中的氧离子在炭阳极上放电析出Ｏ 配位阴离子中的氧离子在炭阳极上放电析出Ｏ２， 而后与Ｃ反应生成ＣＯ 而后与Ｃ反应生成ＣＯ２； 炭渣的存在，ＣＯ 气体渗入阳极孔隙与Ｃ再反应， 炭渣的存在，ＣＯ２气体渗入阳极孔隙与Ｃ再反应， 溶解在电解质中的铝再氧化等因素导致气体非纯 而是ＣＯ＋ＣＯ 的混合物。 ＣＯ２，而是ＣＯ＋ＣＯ２的混合物。
铝电解槽阴极构造
铝电解槽阴极构造1. 引言铝电解槽是用于铝电解生产过程中的关键设备之一，其中阴极是铝电解槽的重要组成部分。
本文将详细介绍铝电解槽阴极的构造和相关知识。
2. 铝电解槽阴极的作用铝电解槽阴极是铝电解槽中的负极，它的作用主要有以下几个方面： - 提供电流：阴极通过与阳极（铝阳极）之间的电解反应，提供电流给电解槽。
- 促进铝的析出：阴极表面的电解反应促使铝离子在阴极上还原成铝金属，实现铝的析出。
-提供导电路径：阴极要具备良好的导电性能，以确保电流的传导和分布均匀。
3. 铝电解槽阴极的构造铝电解槽阴极的构造通常包括以下几个部分： - 阴极板：阴极板是铝电解槽阴极的主体部分，通常由导电材料制成，如铝板或钢板。
阴极板的表面应平整、光洁，以确保与铝阳极之间的电解反应能够顺利进行。
- 阴极支撑结构：阴极板需要通过支撑结构固定在电解槽中，以保持稳定。
支撑结构通常由钢制成，具有足够的强度和稳定性。
- 阴极框架：阴极框架是用于固定阴极板和支撑结构的组件，通常由钢材制成。
阴极框架的设计应考虑到阴极板的稳定性和可靠性，以及易于安装和维护。
- 阴极连接器：阴极连接器用于将阴极板与电解槽的电源连接起来，以提供电流。
连接器通常由导电材料制成，如铜或铝。
阴极连接器的设计应考虑到电流传输的效率和稳定性。
4. 铝电解槽阴极的材料选择铝电解槽阴极的材料选择对于电解槽的性能和寿命具有重要影响。
常用的阴极材料包括铝板、钢板和不锈钢板等。
选择合适的材料应考虑以下几个因素： - 导电性能：阴极材料应具备良好的导电性能，以确保电流的传导和分布均匀。
- 耐腐蚀性：阴极材料应能够耐受电解液的腐蚀，以保持长期稳定的性能。
- 物理性能：阴极材料应具备足够的强度和稳定性，以承受电解过程中产生的力和压力。
- 经济性：阴极材料的选择应考虑到成本因素，以实现经济效益。
5. 铝电解槽阴极的维护与保养铝电解槽阴极的维护与保养对于电解槽的正常运行和寿命具有重要影响。
电解铝槽压负荷计算公式
电解铝槽压负荷计算公式电解铝槽是铝电解工艺中的重要设备，用于将氧化铝电解成铝金属。
在电解过程中，需要对铝槽进行压负荷计算，以确保设备的正常运行和安全生产。
本文将介绍电解铝槽压负荷计算的公式及其相关知识。
一、电解铝槽压负荷计算公式。
电解铝槽的压负荷计算公式为：P=K×I²。
其中，P为铝槽的压负荷（N/m²），K为电解铝槽的比例系数，I为电流密度（A/m²）。
在实际应用中，电解铝槽的比例系数K是一个常数，通常为1.5-2.0之间。
电流密度I是电解铝槽中电流通过的表面积单位上的密度，通常为5-10A/m²。
通过这个公式，可以计算出电解铝槽的压负荷，从而评估设备的承载能力。
二、电解铝槽压负荷计算的相关知识。
1. 电解铝槽的结构。
电解铝槽通常由槽体、底槽、阳极、阴极等部分组成。
槽体是电解槽的主体结构，一般由钢板、砖石或混凝土制成。
底槽是电解槽底部的部分，用于收集铝液和废液。
阳极是电解槽中的阳极材料，通常为碳块或钢铁材料。
阴极是电解槽中的阴极材料，通常为石墨材料。
2. 电解铝槽的工作原理。
在电解铝槽中，通过电解作用将氧化铝还原成铝金属。
电解过程中，阳极和阴极之间通过电流进行电解反应，产生铝金属和氧气。
铝金属沉积在阴极上，氧气通过电解槽顶部排出。
3. 电解铝槽的压负荷计算。
电解铝槽的压负荷是指单位面积上承受的电流密度。
在电解过程中，电解槽需要承受较大的电流，因此需要进行压负荷计算，以确保设备的安全运行。
通过压负荷计算公式，可以评估设备的承载能力，从而确定电解槽的设计参数。
三、电解铝槽压负荷计算的应用。
1. 设备设计。
在电解铝槽的设计过程中，需要进行压负荷计算，以确定设备的结构参数和材料选择。
通过压负荷计算，可以评估设备的承载能力，从而确定设备的设计参数，确保设备的安全运行。
2. 运行维护。
在电解铝槽的运行过程中，需要定期进行压负荷计算，以评估设备的运行状态。
通过压负荷计算，可以发现设备的运行异常，及时进行维护和修理，确保设备的安全运行。
铝电解槽的上部结构
铝电解槽的上部结构铝电解槽的上部结构是指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。
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，下部用铰链连接在槽壳上，一方面抵消高温下桁架的受热变形，同时又便于大修时的拆卸搬运。
门形立柱起着支承上部结构全部重量的作用。
2)阳极提升装置。
阳极提升装置有两种方式，一种是采用蜗轮蜗杆螺旋起重器阳极提升机构，另一种是采用滚珠丝杠三角板阳极提升装置。
蜗轮蜗杆螺旋起重器阳极提升装置由螺旋起重器、减速器、传动机构和电机组成，其工作原理为：整个装置由4个（或8个）螺旋起重器与阳极大母线相连，由传动轴带动起重器，传动轴与减速器齿轮通过联轴节相连，减速器由电机带动。
当电机转动时，便通过传动机构带动螺旋起重器升降阳极大母线，固定在大母线上的阳极随之升降。
变速机构可以安装在阳极端部或中部。
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。
3)自动打壳下料装置。
该装置由打壳和下料系统组成。
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所用的装置，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的结壳。
下料装置由槽上料箱和下料器组成。
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个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下料口。
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。
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铝电解生产流程图
铝电解槽的发展和现状
三个发展阶段： 三个发展阶段：
铝电解工业初期的小型预焙电解槽； 铝电解工业初期的小型预焙电解槽； 20世纪 世纪20~40年代，相继采用旁插棒式 年代， 世纪 年代 自焙阳极和上插棒式自焙阳极； 自焙阳极和上插棒式自焙阳极； 50年代后大型预焙阳极。 年代后大型预焙阳极。 年代后大型预焙阳极
铝电解槽的构造及技术参数
自焙槽 优点： 优点： 阳极可连续使用； 阳极可连续使用； 不需专门工厂进行阳极成型， 不需专门工厂进行阳极成型， 焙烧，装爪等。 缺点： 焙烧，装爪等。 缺点： 烟害大； 烟害大； 槽电压比预焙槽约高 0.1~0.2V，电耗比预焙槽高 ， 约1000度； 度 上插棒槽的上部金属结构比 较复杂，机械化程度， 较复杂，机械化程度，投资 大。 预焙槽 优点： 优点： 电耗低，槽电压低； 电耗低，槽电压低； 电解槽造价少； 电解槽造价少； 可大型化， 可大型化，操作的机械化程 度高； 度高； 烟害小。 烟害小。 缺点： 缺点： 非连续式预焙阳极电解槽需 更换阳极； 更换阳极； 需成套的阳极制备工厂， 需成套的阳极制备工厂，投 资多。 资多。
铝电解槽
铝电解的工作原理
电解质：冰晶石 氧化铝融盐 氧化铝融盐， 电解质：冰晶石—氧化铝融盐， 电流：直流电（4~22kA）； 电流：直流电（ ）； 电解温度： 电解温度：950~970℃； ℃ 电极： 阳极均为碳质，阴极上析出铝、 电极：阴、阳极均为碳质，阴极上析出铝、 极上析出CO2（70%）和CO（30%）气 而阳 极上析出 ） （ ） 体； • 电解总反应： 电解总反应： • • • • • 2Al2O3（aq）+3C（s）=4Al（l）+3CO2（g） ） （） （） ）
⑶炭阳极对沥青的要求
作用： 作用： 沥青作为粘结剂， 沥青作为粘结剂，粘结炭粒形成具有一定塑性 的炭糊，在炭糊焦化过程中焦结固体炭粒， 的炭糊，在炭糊焦化过程中焦结固体炭粒，使 电极具有足够的机械强度。 电极具有足够的机械强度。 要求： 要求： 1.β树脂 是保证粘结性能的重要成分, β树脂(>20%)是保证粘结性能的重要成分 不 是保证粘结性能的重要成分 树脂可溶。 溶。 而γ 树脂可溶。 2.固定炭 (>50%)焦化过程中沉积在骨料之间 降 焦化过程中沉积在骨料之间,降 固定炭 焦化过程中沉积在骨料之间 低阳极孔隙率, 提高机械强度和导电率; 低阳极孔隙率 提高机械强度和导电率 3.水份 水份<0.5%, 灰分 灰分<0.5% 水份
现状：现代铝工业有四种型式的槽型。 现状：现代铝工业有四种型式的槽型。 自焙阳极电解槽，有旁插式和上插式两种 两种。 自焙阳极电解槽，有旁插式和上插式两种。 预焙阳极电解槽，有不连续式（ 预焙阳极电解槽，有不连续式（中部打壳 式和边部打壳式）和连续式两种 两种。 式和边部打壳式）和连续式两种。 新型的有多电解槽， 新型的有多电解槽，采用氯化铝为电解 质，预示着铝电解槽的发展将进入新阶 段。
预焙阳极电解槽
依加料方式分： 依加料方式分：边部打壳和中部打壳电解槽 • 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、炭块 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、 • 阴极装置：阴极炭块、钢质导电棒 阴极装置：阴极炭块、 • 铝母线：阳极母线、阴极母线、立柱母线 铝母线：阳极母一端进电、
• • • •
⑷炭阳极对阳极糊的要求
阳极糊要求有一定的塑性（或流动性），以便 阳极糊要求有一定的塑性（或流动性），以便 ）， 填满拔棒后留下的孔洞； 填满拔棒后留下的孔洞；但流动时不能引起焦 粒偏析，孔洞不能被富含沥青的糊所填充， 粒偏析，孔洞不能被富含沥青的糊所填充，以 免此处焦化后孔隙率过高； 免此处焦化后孔隙率过高； 流动性与糊中沥青配比、沥青的软化点、 流动性与糊中沥青配比、沥青的软化点、阳极 上部温度等因素有关。 上部温度等因素有关。 阳极糊的质量主要取决于固定炭粒的粒度组成， 阳极糊的质量主要取决于固定炭粒的粒度组成， 沥青配比由粒度组成确定。 沥青配比由粒度组成确定。
⑹炭阳极消耗指数
定义： 定义： •按每 安培 小时电量计，阳极实际炭耗量与 按每1安培 小时电量计， 按每 安培·小时电量计 理论炭耗量的比率。 理论炭耗量的比率。 l 理论消耗量： 理论消耗量： 12.011 4 g/A·h = 0.1120 96487 3600 影响因素： 影响因素： 阳极在空气中的氧化；阳极掉粒；生成CO等。 阳极在空气中的氧化；阳极掉粒；生成 等
氧化铝下料装置立体图
氧化铝下料装置剖面图
四种型式阳极的比较
电流/kA 电流 d 阳 /A· cm -2 · 电耗/kWh· -1 · t 电耗 阳极操作 磁场隆起影 响 废气捕集效 率 /% 气体净化 工时数/h· 工时数 · t-1 预 焙 自 不连续式 连续式 旁插棒式 50～ 130 220 120 ～ 0.7～ 0.8 0.7～ 1.0 ～ 0.7 ～ 13000～ 150000～ ～ ～ 160000 16000 170000 复杂 简单 不复杂 轻微 90～ 95 ～ 不复杂(只有 不复杂 只有 粉尘和废气) 粉尘和废气 6.7 感觉到 无 无 9.2 感觉到 60～ 70 ～ 焙 上插棒式 50～ 150 ～ 0.55～ 0.7 ～ 150000～ ～ 170000 很复杂 强烈感觉 到 40～ 60 ～
自焙阳极上插棒式电解槽简图
图4-2-5
(3) 连续预焙阳极电解槽
• 相对于非连续式有如下特点： 相对于非连续式有如下特点： 优点： 优点： 无阳极残极，预焙炭块消耗量小； 无阳极残极，预焙炭块消耗量小； 阳极电流分布均匀，故阳极消耗均匀； 阳极电流分布均匀，故阳极消耗均匀； 生产的连续性。 生产的连续性。 缺点： 缺点： 阳极不能用氧化铝保温，热损失大； 阳极不能用氧化铝保温，热损失大； 炭块之间接缝存在接触电压降， 炭块之间接缝存在接触电压降，故槽电 压较高。 压较高。
预焙阳极电解槽简图
图4-2-3
铝电解槽排列1 铝电解槽排列
铝电解槽排列2 铝电解槽排列
自焙阳极电解槽
自焙阳极电解槽的阳极碳块是利用电解 过程中产生的热量以阳极糊焙烧而成，根据阳 过程中产生的热量以阳极糊焙烧而成， 极母线结构特征可分为自焙阳极旁插棒式电解 槽和自焙阳极上插棒式电解槽。 槽和自焙阳极上插棒式电解槽。
复杂(有焦 复杂(有焦 复杂 有焦 复杂 有焦 化产物) 化产物) 化产物 化产物 11.2 9.2
⑴炭阳极分类 自焙阳极： 自焙阳极：
旁插棒式阳极 • 上插棒式阳极
•
按导电方式分类
预焙阳极： 预焙阳极：
•连续式阳极 •不连续式阳极
按阳极本身是否连 续使用分类
碳阳极生产的简明流程
图4-2-2
⑵炭阳极对焦炭的要求
(1) 自焙阳极旁插棒式电解槽
1).基础：绝缘 基础： 基础 2). 阴极：保温、坚固、密封防氧化、底 阴极：保温、坚固、密封防氧化、 糊防侵蚀、挡板防淌料、 糊防侵蚀、挡板防淌料、侧部炭糊筑坡 3). 阳极 铝箱、钢质框架 阳极: 铝箱、 4). 上部金属结构：支柱、平台、AO料 上部金属结构：支柱、平台、 料 阳极升降机构、 斗、阳极升降机构、槽帘和排烟系统 5). 导电母线和绝缘设施
铝电解机理——两极过程 铝电解机理——两极过程
１．阴极过程： 阴极过程： Al3+(配离子）＋３e=Al 配离子）＋ 配离子）＋３ 配离子解离，配离子同时放电； 配离子解离，配离子同时放电； 分子比↑ 温度↑、Ａl 浓度↓ 阴极电流密度↑ 分子比↑、温度↑、Ａ 2O3浓度↓，阴极电流密度↑ 铝钠析出电位差值减小，可能导致钠离子放电； →铝钠析出电位差值减小，可能导致钠离子放电； 采用酸性电解质体系，较低的电解温度， 采用酸性电解质体系，较低的电解温度，尽可能 大的Ａ 浓度，良好的传质以防阴极上N 大的Ａl2O3浓度，良好的传质以防阴极上 a+过度 积累而放电。 积累而放电。 阳极过程： ２．阳极过程： 2O2-(配离子）＋Ｃ－４e=CO2 配离子）＋Ｃ－ 配离子）＋Ｃ－４ 配位阴离子中的氧离子在炭阳极上放电析出Ｏ 配位阴离子中的氧离子在炭阳极上放电析出Ｏ２， 而后与Ｃ反应生成ＣＯ 而后与Ｃ反应生成ＣＯ２； 炭渣的存在，ＣＯ 气体渗入阳极孔隙与Ｃ再反应， 炭渣的存在，ＣＯ２气体渗入阳极孔隙与Ｃ再反应， 溶解在电解质中的铝再氧化等因素导致气体非纯 而是ＣＯ＋ＣＯ 的混合物。 ＣＯ２，而是ＣＯ＋ＣＯ２的混合物。
自焙阳极旁插棒式电解槽
图4-2-4
(2) 自焙阳极上插棒式电解槽
现在，自焙阳极上插棒式电解槽在 现在， 工业上也被广泛地采用。 工业上也被广泛地采用。阳极内发生的焦 化作用，基本上同旁插棒槽。 化作用，基本上同旁插棒槽。在焦化过程 也形成了烧结锥体。 中，也形成了烧结锥体。阳极棒通过上层 的液体糊，一直插到阳极锥体之内。 的液体糊，一直插到阳极锥体之内。其主 要不同是拔棒后遗留下来的孔洞由上层的 阳极糊来充填，结果生成所谓“ 阳极糊来充填，结果生成所谓“二次阳 这对于阳极的质量有一定的影响。 极”。这对于阳极的质量有一定的影响。
⑸预焙阳极炭块
质量评价：真比重、假比重、机械强度、 质量评价：真比重、假比重、机械强度、 电阻率。 电阻率。 • 制备过程： 制备过程： • 成型：挤压成型；振动成型； 成型：挤压成型；振动成型； l 焙烧：环式窑。要求合适的升温速度。 焙烧：环式窑。要求合适的升温速度。