固体高分子铝电解详解_2016N
铝电解PPT课件
❖ 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)
铝电解工艺技术分析报告
铝电解工艺技术分析报告铝电解工艺技术分析报告一、概述铝电解是指利用电解重铝熔体，通过电解的方式将铝离子还原为金属铝的工艺。
电解铝工艺技术是现代铝工业的重要组成部分，是大规模生产铝的核心技术之一。
二、工艺过程铝电解工艺主要分为铝电解槽和预处理两部分。
1. 铝电解槽铝电解槽是实现铝电解的关键设备，一般采用长方形钢框结构，内衬碳素黑铝质耐火材料。
槽内放置了阳极（炭块）和阴极（石墨块）等。
电解槽中的熔融铝电解液主要由氟化铝和氯化铝等组成。
2. 预处理预处理主要包括氧化、再热、化学分离等步骤。
氧化是将铝块在高温高湿气氛中进行煅烧，使其表面形成一层稳定的氧化铝膜，从而减少阳极消耗。
再热是将氧化的铝块进行加热，使其温度接近熔点，为铝的电解提供条件。
化学分离是将铝块放入滴入槽中，通过化学反应去除杂质，提高铝电解质量。
三、工艺优势1. 节能环保铝电解工艺使用电能进行铝的电解，相比传统冶炼工艺，消耗的能量减少了很多，因此具有节能优势。
另外，铝电解过程中不产生有害气体和废水，对环境污染较小。
2. 产品质量高铝电解工艺能够制备高纯度、高纯净度的铝合金，产品质量稳定可靠。
通过优化工艺参数和控制生产环境，可以获得更好的产品性能。
3. 生产效率高铝电解工艺具有高效率、大规模、自动化程度高的特点，能够实现连续生产，提高生产效率和生产能力。
四、技术挑战与发展趋势1. 能耗进一步降低铝电解工艺目前仍然存在能耗较高的问题，如何进一步降低能耗，提高能源利用效率是亟待解决的技术难题。
开展可再生能源的利用、优化槽电解条件等是未来的研究方向。
2. 提高生产效率尽管铝电解工艺已经具有一定的高效率，但仍然需要进一步提高生产效率，实现更快速、更可靠的铝电解生产。
通过优化槽结构和槽电解条件等来改进生产方式，是实现这一目标的重要途径。
3. 发展高纯度铝生产技术随着高科技行业的快速发展，对高纯度铝的需求日益增加。
因此，开发制备高纯度铝的新工艺技术，提高产品纯度和质量，是未来的发展方向之一。
铝电解 -回复
铝电解-回复
铝电解是一种工业生产铝的常用方法，也称为Hall-H éroult法。
下面是铝电解的基本过程：
1.准备电解质：制备含有氧化铝（Al2O3）的电解质，通常使用氧化铝与氟化钠
（NaF）等混合物。
2.准备电解槽：准备一个大型的电解槽，通常由钢质或碳质制成，内衬耐火材
料。
电解槽内有阴极和阳极。
3.制备阴极：阴极通常由碳质材料制成，例如焦炭。
4.制备阳极：阳极通常由石墨或焦炭制成，其中掺杂一些助熔剂。
5.注入电解质：将制备好的电解质注入电解槽中，确保液面覆盖住阴极和阳极。
6.施加电流：通过外部电源施加直流电流。
正极连接阳极，负极连接阴极。
电
流通过电解质，使氧化铝分解成铝离子和氧气。
7.阳极反应：在阳极上发生氧化反应，氧气被释放并排出电解槽。
8.阴极反应：在阴极上发生还原反应，铝离子被还原成金属铝，在阴极上凝结
形成铝块。
9.收集铝：周期性地将电解槽中形成的铝块收集出来。
铝电解是一种能耗较高的工艺，但它在工业生产中仍然被广泛使用，因为铝是一种重要的金属，具有广泛的应用领域。
铝电解固态电容
铝电解固态电容1. 介绍铝电解固态电容是一种高性能电容器，具有高频响应、低ESR（等效串联电阻）和低内阻的特点。
它广泛应用于电子设备、通信设备、汽车电子等领域。
本文将详细介绍铝电解固态电容的原理、结构、性能指标以及应用。
2. 原理铝电解固态电容的原理基于铝薄膜与氧化铝之间形成的氧化层作为介质，通过阳极氧化工艺将铝薄膜表面转变为氧化铝层。
这种氧化层具有良好的绝缘性能和较高的比表面积，使得电容器具有较大的存储能量。
在正向工作时，外加正向偏压使得氧化层上带正电荷的阳极吸引阴极中带负电荷的离子，形成一个由负离子组成的双层。
这个双层就相当于一个储存着能量的介质，具有较大的电容值。
3. 结构铝电解固态电容一般由铝箔、氧化铝层、电解液和导电胶组成。
•铝箔：用作阳极，经过阳极氧化处理形成氧化铝层。
•氧化铝层：作为电容器的介质，具有良好的绝缘性能和较高的比表面积。
•电解液：填充在氧化铝层中，提供离子导电通道。
•导电胶：用于连接铝箔和外部引线，保证电容器的导电性能。
4. 性能指标4.1 容量容量是衡量电容器储存能力大小的指标，单位为法拉（F）。
铝电解固态电容的容量一般在几微法到几百微法之间。
4.2 工作温度范围工作温度范围是指电容器能够正常工作的温度范围。
一般来说，铝电解固态电容的工作温度范围为-55°C到+125°C。
4.3 频率特性频率特性是指电容器在不同频率下的表现。
铝电解固态电容具有较好的高频响应特性，适用于高频应用场景。
4.4 等效串联电阻（ESR）等效串联电阻是指电容器中由于导体、电解液和介质等因素引起的电阻。
铝电解固态电容的ESR较低，能够提供较低的功率损耗。
4.5 寿命寿命是指电容器能够正常工作的时间。
铝电解固态电容具有较长的寿命，一般可达几千小时以上。
5. 应用铝电解固态电容广泛应用于各种领域，包括但不限于：•通信设备：用于滤波、耦合和维持稳定工作状态。
•电子设备：用于稳压、滤波和储能。
铝离子陶瓷固态电解质
铝离子陶瓷固态电解质铝离子陶瓷固态电解质是一种具有优良性能的固态材料，主要用于铝离子电池、燃料电池等能源存储和转换领域。
它具有高离子传导率、良好的热稳定性、优异的化学稳定性和机械强度等优点，是当前固态电解质研究领域的热点之一。
一、铝离子陶瓷固态电解质的组成和结构铝离子陶瓷固态电解质主要由氧化铝基体和掺杂在基体中的锂盐或镁盐等离子导体组成。
其中，氧化铝基体具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够有效防止电解液与外界环境的接触，提高电池的安全性能；而掺杂在基体中的锂盐或镁盐等离子导体则能够提高电解质的离子传导率，降低电池内阻，提高电池的能量密度和功率密度。
二、铝离子陶瓷固态电解质的性能特点1. 高离子传导率：铝离子陶瓷固态电解质具有较高的离子传导率，能够有效提高电池的充放电效率和功率密度。
目前，已经报道的铝离子陶瓷固态电解质的离子传导率可达到10-3S/cm以上，甚至接近10-2S/cm。
2. 良好的热稳定性：铝离子陶瓷固态电解质具有较高的熔点和热膨胀系数，能够在高温环境下保持稳定的性能。
此外，由于其具有较高的热导率，能够有效散热，降低电池的工作温度，提高电池的使用寿命。
3. 优异的化学稳定性：铝离子陶瓷固态电解质具有较高的化学稳定性，能够有效抵抗电解液中酸性物质的侵蚀，提高电池的安全性能。
此外，由于其具有较高的抗氧化性能，能够有效防止电池内部的自燃和爆炸。
4. 机械强度：铝离子陶瓷固态电解质具有较高的硬度和抗压强度，能够承受较大的外力作用，保证电池的结构稳定。
此外，由于其具有较低的密度，能够减轻电池的重量，提高电池的能量密度。
三、铝离子陶瓷固态电解质的研究进展近年来，随着对新能源技术的需求不断增加，铝离子陶瓷固态电解质的研究取得了显著的进展。
目前，已经成功制备出多种具有优良性能的铝离子陶瓷固态电解质材料，如氧化铝基锂盐掺杂固态电解质、氧化铝基镁盐掺杂固态电解质等。
这些材料不仅具有较高的离子传导率和良好的热稳定性，而且具有优异的化学稳定性和机械强度，为铝离子电池、燃料电池等能源存储和转换领域的应用提供了有力支持。
《铝电解原理中南》课件
铝电解是一种重要的工业生产技术，本课件将介绍铝电解的基本原理、设备 及工艺、应用领域、发展趋势等内容。
什么是铝电解
铝电解的原材料
铝电解的生产以铝土矿和人造氧化铝为原料， 经一系列的冶炼、熔炼过程得到铝金属。
铝电解的生产过程
铝电解是指将氧化铝熔液经电解反应将铝离子 还原为铝金属的过程。该过程需要高温、高压 环境和大量电能。
铝电解的基本原理
反应方程式
铝电解的反应方程式为 4Al3+ + 6e → 4Al + 3O2， 其中Al3+为铝离子，e为 电。
电化学反应
铝电解是一种氧化还原 反应，在一定的条件下， 由于电子的转移而促进 铝离子被还原成铝金属 的过程。
过程流程
铝电解的过程涉及到许 多环节，包括铝熔炼成 型、铝质块及超重熔盐 的预处理、再生铝生产 等。
铝电解的设备及工艺
1
反应器组成
铝电解的反应器一般由电极、电解
电解槽结构
2
槽、电解质和电解液四个部分组成。
铝电解槽是整个工艺过程中最重要
的部分。目前铝电解槽主要采用氧
化铝电解槽，同时也有人造氧化铝
3
电解液的组成
等电解槽被广泛使用。
铝电解液是决定铝电解的关键因素
之一，其组成包括氟化物、氧化铝、
铝、氯化钠等多种元素，各种元素
铝电解技术的发展方向
未来铝电解技术的发展趋势将更加绿色、环保、高效，以适应社会对资源、环保和节能等方 面的需求。
铝电解技术的发展在国内外 均取得了巨大的突破。中国、 美国、亚洲地区的一些国家 均已开发出一些先进的铝电 解技术，为行业的快速发展 奠定了基础。
结论
固体铝电解
固体铝电解固体铝电解是一种新型的铝电解技术，相比传统的液态铝电解，具有许多优势。
本文将从固体铝电解的原理、应用前景、技术挑战等方面进行详细探讨。
固体铝电解是一种利用固体氧化物为电解质的铝电解技术。
在传统的液态铝电解中，电解质是液态的氧化铝熔盐，而在固体铝电解中，电解质则是固态的氧化铝陶瓷。
固体铝电解具有许多优点：首先，固体铝电解可以在较低的温度下进行，这降低了能耗和设备成本；其次，固体铝电解具有更高的电流效率和更高的纯度铝产出，从而提高了生产效率和产品质量；此外，固体铝电解还可以减少对稀有金属的需求，减轻环境压力。
固体铝电解技术在铝工业中具有广阔的应用前景。
首先，固体铝电解可以用于铝的生产，取代传统的液态铝电解，提高产量和质量；其次，固体铝电解还可以用于废旧铝的回收，实现资源的循环利用；此外，固体铝电解还可以应用于铝合金的制备和铝电池等领域，推动铝工业的发展和创新。
然而，固体铝电解技术也面临着一些技术挑战。
首先，固体铝电解技术需要开发高性能的固态电解质材料，以提高电解效率和稳定性；其次，固体铝电解技术需要解决固态电解质与阳极材料之间的界面问题，以提高电解反应的速率和效果；此外，固体铝电解技术还需要解决电解质的制备成本和工艺问题，以降低生产成本和提高可扩展性。
为了克服这些挑战，需要进行大量的研究和开发工作。
首先，可以通过改进材料合成方法和优化材料结构，开发出更高性能的固态电解质材料；其次，可以采用界面工程和纳米材料等技术手段，改善固态电解质与阳极材料之间的界面性能；此外，还可以通过工艺优化和设备改进，降低固体铝电解的生产成本。
固体铝电解是一种具有广阔应用前景的新型铝电解技术。
通过克服技术挑战，固体铝电解有望在铝工业中实现更高的产量和质量，推动铝工业的发展和创新。
我们期待固体铝电解技术的进一步研究和应用，为铝工业的可持续发展做出贡献。
铝电解原理中南ppt课件
艺
2(AlF3 0.5H2O) 500～550℃ Al 2O3 6HF
四、铝电解原料〔冰晶石 与氟化盐〕消费
干法是消费AlF3的主要方法
2
工艺特点：HF不用H2O吸收，
氟 化
直接在流化床反响器内与固
盐 体Al(OH)3进展气固反响，
消
省去酸法中的制酸、精制，
费 工
过滤和枯燥等工序；
艺
优势：简化工艺、提高产质
一、消费炭素阳极的原料 原料包括：骨料和粘接剂两部分 1、骨料----石油焦、沥青焦 对骨料的要求： 灰分含量不能过高，会因带入杂质而影响铝的质量； 硫的含量过高，易使炭素制品开裂，电阻率增高； 钒元素也会增大炭素资料的氧化活性，故其含量不宜太高。
三、炭阳极消费工艺
2、粘接剂---沥青 其主要功能是粘结固体骨料，构成具有一定塑性的炭糊，并且 在炭糊焦化过程中渗入骨料之间，使阳极具有足够的机械强度。 沥青是煤焦油经高温分馏后的残渣，是多种碳氢化合物的混合 体。经过溶剂萃取可将其分别为高分子组分、中分子组分和低分子 组分。
石大类：Al-O型离子和Al-O-F型离子〔简单铝氧氟离子
-
氧模型、铝氧氟离子的桥式构造、缔合或复合铝氧氟离 化子〕； 铝其它： 熔因添加剂引入的新离子，如Ca2+、Mg2+、Li+等；
五、冰晶石-氧化铝熔体的构造
体
的3
构 造
冰 晶
石
-
氧 化 铝 熔
不同条件下的冰晶石-氧化铝熔体构造模型
六、铝电解机理
轻金属冶金专论
吕晓军 中南大学
专题
一、铝电解原理 二、铝电解电解质 三、铝电解电流效率、电能效率和能量平衡 四、铝电解新型电极资料 五、铝电解节能节炭的深层研讨
第八章铝电解课件
式中 ET0 —— 化合物的理论分解电压，V； F —— 法拉第常数；F=96487C/mol；
ΔGTo —— 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。
Al2O3的生成自由能和分解电压 [惰性阳极]
2Al（液）+3/2O2= Al2O3（固）
阳极的作用主要有两种：导电和参加电解时 的化学反应。
铝电解槽 预焙阳极电解槽
间断型 连续型 自焙阳极电解槽 上插槽 旁插槽
铝电解用原材料的制备
电解质体系
氧化铝 冰晶石 氟化铝及其它氟化盐
氧化铝
它是一种白色粉状物，熔点为2050℃，沸 点为3000℃，真密度为3.6g/cm3。它不溶 于水，能溶于冰晶石熔体中。铝电解对于 氧化铝的要求，一是它的化学纯度，再就 是其物理性能。
静置法就是在尽可能低的温度下长时间的静止放 置。该法可减少铝液中的氢的含量，因为随着温 度的降低，氢在铝液中的溶解度降低。
也可以往铝液中通入气体，加以搅拌，能够更有 效的清除铝液中的氢。
如果所通气体为氯气不仅可除去氢，还可以除去部分 金属杂质，并吸附固态夹杂物和气态夹杂物使之一并 清除。
铝液连续净化装置图
NaF－AlF3 二元系相图
NaF:AlF3(mol)
3
中性
>3
碱性
<3
酸性
现代冰晶石－氧化铝电解质的组成
电解质的性质
电解质的密度 电解质的熔点 电解质的粘度 电解质的表面张力与湿润性 电解质的电导率
NaF-AlF3二元系
1. 密度（d）。冰晶石 的密度在1000℃下为 2.0957g/cm3。
金属钠的析出
Na+＋e＝Na
导电聚合物固体电解质铝电解电容器简介(52页)
5-1典型应用领域
➢固体铝电容器可以快速放电，可用于需急速放电电路中， 也可作为消耗大电流的高速电路中的备份电容器；
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1、铝电解电容器简介
1-2 铝电解电容器的主要参数解释： （4）漏电流（uA）：额定电压施加在电容器（加保护电阻）上所
测得的泄漏电流，表征电容器介质的绝缘性能；
漏电流与容量大小、施加电压高低、使用温度、测试时间等相 关。
小型铝电容的测试时间一般为2分钟，初始测试电流包括了位移
电流、吸收电流、漏电流，位移电流与吸收电流会随时间迅速
器可在规定的上限温度下连续工作。 最大允许纹波电流决定于环境温度，电容表面积（散热区
域），耗散因数tan δ (或者 ESR) 以及交流频率。 由于热应力对电容寿命有决定性作用，由纹波电流产生的
热量就是影响使用寿命的重要因数。 （8）温度范围：电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围
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2、铝电解电容器的发展
3.4 基本工艺流程
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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
3.4 基本工艺流程
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4、固体电解质铝电解电容器优异特性
•固体电解质与液态电解质比较：
10
固体电解质是导电性高分子聚合物， 为电子导电模式，而液态电解质为 离子导电模式。导电性高分子拥有 比液态电解质更为优秀的传导性指 数，导电性高分子电导率比液态电 解质高3个数量级！
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1、铝电解电容器简介
• 电解电容器分类
• 按阀门金属种类分： 铝电解电容器；钽电解电容器或铌电解电 容器。
• 按电解质状态分： 液态电解电容器和固体电解质电容器。
• 按阳极呈现的状态分：箔式卷绕型电解电容器；烧结型电解电 容器。
铝电解中的化学操作方法
铝电解中的化学操作方法
铝电解是一种制取铝的工艺，其化学操作方法包括以下步骤：
1. 准备电解槽和电解质溶液。
通常采用炭质电解槽，内衬一层碳糊，用来防止腐蚀。
电解质溶液主要是含铝的氧化铝溶液，添加适量的氟化铝和氯化钠等物质来调节溶液的离子浓度。
2. 准备阳极和阴极。
阳极使用的是碳块或者炭质材料，阴极则是铝的金属材料。
3. 将阳极和阴极放置到电解槽中，并与电源连接。
阳极位置靠近电解槽顶部，阴极则靠近电解槽底部。
4. 开始通电。
在通电过程中，阳极会逐渐被氧化并溶解为气体，同时阴极会逐渐还原并析出铝金属。
5. 定期更换电解质。
由于电解过程中铝离子会消耗，电解质浓度会降低。
因此需要定期检测和补充电解质。
6. 收集和处理产物。
电解过程中生成的铝金属会沉淀到电解槽底部，可以通过铁夹等工具将其取出，然后进行后续处理。
需要注意的是，铝电解过程涉及高温、高电流和有害气体等因素，操作时需要注
意安全措施，如佩戴防护服、呼吸器等。
同时，还需要进行设备维护和卫生保洁工作，确保操作环境的清洁和良好状态。
固体铝电解电容
固体铝电解电容固体铝电解电容是一种新型的电容器，它以固体铝作为电解质，具有很高的电容量和长寿命等优点。
本文将介绍固体铝电解电容的原理、制造工艺、应用领域以及未来的发展趋势。
一、固体铝电解电容的原理固体铝电解电容的原理是基于铝的氧化还原反应。
它的结构由铝阳极、固态电解质层和二次电极组成。
在电解液中，铝阳极上的氧化反应会生成氧化铝层，而在固态电解质层中，铝阳极与二次电极之间的电荷传递通过离子迁移完成。
这种反应过程使得固体铝电解电容具有很高的电容量和较低的ESR（等效串联电阻）。
固体铝电解电容的制造工艺相比传统的铝电解电容更为复杂。
首先，需要通过高温热处理的方式将金属铝氧化成氧化铝层。
然后，在氧化铝层上涂覆固体电解质材料。
最后，通过电解液中的电荷传递，形成电容效应。
固体铝电解电容的制造工艺要求高温、高压和精密的工艺控制，以确保电容器的性能和可靠性。
三、固体铝电解电容的应用领域固体铝电解电容由于其高电容量和长寿命等特点，被广泛应用于各个领域。
在电子设备领域，固体铝电解电容可用于电源电路、滤波电路和耦合电路等。
在通信设备中，固体铝电解电容可用于手机、平板电脑和路由器等设备的电源管理和信号处理。
此外，固体铝电解电容还可以应用于新能源领域，如风力发电和光伏发电等。
四、固体铝电解电容的发展趋势随着电子设备的不断发展和应用领域的扩大，固体铝电解电容在未来将迎来更广阔的市场机遇。
未来的固体铝电解电容将朝着高容量、小尺寸和低ESR的方向发展。
同时，制造工艺也将更加精细化和自动化，以提高生产效率和产品质量。
此外，固体铝电解电容的可靠性和安全性也将得到进一步提升，以满足各个应用领域的需求。
固体铝电解电容作为一种新型电容器，具有很高的电容量和长寿命等优点。
它的制造工艺复杂，应用领域广泛，并且在未来还有很大的发展潜力。
相信随着科技的不断进步，固体铝电解电容将在电子领域发挥越来越重要的作用。
铝电解培训教材讲解
电解铝生产培训教材工艺篇安全技术部第一章铝电解概述第一节铝电解发展及现状铝（Aluminium）在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为7.5%，仅次于氧（O）和硅（Si），居第三位，在各种金属元素当中，铝居首位。
铝的化学性质十分活泼，但是自然界中发现了少量元素状态的铝，与其他矿物共生。
含铝的矿物总计有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石等。
我国开采和利用铝矿有悠久的历史，很早就开始从明矾石提取（古称矾石），供医药及工业上使用。
汉代《本草经》一书中记载了16中矿物药物，其中就包括矾石、铅丹、石灰、朴硝、磁石。
明代宋应星所著《天工开物》一书中记载了矾石的制造和用途。
金属铝最初用化学法制取。
1825年，丹麦Oersted用钾贡还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨时呈现金属光泽，但当时未能加以鉴定。
1827年，德国Wohler 用钾（K）还原无水氯化铝，得到少量细微的金属颗粒。
1845年，他把氯化铝气体通过熔融的金属钾表面，得到金属铝珠，每颗铝珠的质量为10~15mg，于是铝的一些物理性质和化学性质得到了测定。
1854年，法国Deville用纳代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐，制取金属铝。
钠和钾同为一价碱金属，但钠的相对原子质量比钾小，制取1Kg铝所需的钠大约是3.0~3.4Kg，而用钾大约需要5.5Kg，故用钠比较经济。
当时称铝为“铝土中的银子”1855年，Deville在巴黎世界博览会上展出了12块小铝锭，总量约为1 Kg。
1854年，在巴黎附近建成了世界上第一座炼铝厂。
1865年，俄国Beketob提议用镁还原冰晶石来生产铝。
这一方案后来在德国Gmelingen铝镁工厂里被采用。
自从1887~1888年电解法炼铝工厂开始投入生产后，化学法便渐渐停止了，在此之前的30多年内采用化学法总共生产了200T铝。
原来在采用化学法炼铝期间，德国Bunsen和法国Deville继英国Davy之后研究电解法炼铝。
铝电解的原理.精品ppt资料
阴极：Al3+〔络合状〕+3e→Al〔液〕
5吨的二氧化碳，综合耗电量在15000kwh左右。
阳极：O2-〔络合状〕—2e→O〔原子〕 铝电解所用的熔剂主要是冰晶邻阴极炭块之间的距离， L间= 45 mm。 =4290+2×120+2×65
2O〔原子〕+C〔固〕→CO2〔气〕 92=1/2+1/2 ×N%－0.
以下图为铝电解生产的工艺流程图：
2.铝电解工艺流程图概述
• 现代铝工业中原铝的生产主要采用冰晶石—氧 化铝融盐电解法。直流电通入电解槽，在阴极和 阳极上发生电化学反响。电解的产物，阴极上是 液体铝，如果阳极是炭质的，它参与电解反响， 阳极界面上是CO2〔约70%~80%〕和CO〔约 20%~30%〕，如果是惰性的，不参与电解反响， 那么产生O2气体。铝液是用真空包抽出经过净化 和澄清后，浇注成商品铝锭，其质量到达 99.5%~99.8%Al。阴极气体中还含有少量的有害 氟化物和SO2，经进化后，废气排入大气，收回 的氟化物返回电解槽。
(2) 耐火砖
一般取65mm
各种电解质组成原料的规格及性能
上述反响过程为当前铝电解的根本原理， 其电极反响为：Al2O3〔固〕溶解、电离→2Al3+〔络合状〕+3O2-〔络合状〕
2Al2O3〔溶解的〕+3C〔固〕直流电→4Al〔液〕+3CO2〔一次气体〕
以上数据说明，实际消耗量远大于理论消耗量，这主要是因为，工业上Al2O3的纯度在98.
式析出，氧在碳阳极上以二氧化碳气体的形式逸 出。每生产一吨原铝，可生产1.5吨的二氧化碳， 综合耗电量在15000kwh左右。铝电解主要原料为 氧化铝，副原料氟化盐包括冰晶石、氟化铝、氟
铝电解教程
⑸预焙阳极炭块
质量评价：真比重、假比重、机械强度、 电阻率。 • 制备过程： • 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。
碳阳极放置图
碳阳极残极图
⑹炭阳极消耗指数
定义： •按每1安培· 小时电量计，阳极实际炭耗量与 理论炭耗量的比率。 l 理论消耗量： 12.011 4 h 0.1120 g/A· 96487 3600 影响因素： 阳极在空气中的氧化；阳极掉粒；生成CO等。
优点：
电耗低，槽电压低； 电解槽造价少；
可大型化，操作的机械化程 度高；
烟害小。
缺点：
非连续式预焙阳极电解槽需 更换阳极； 需成套的阳极制备工厂，投 资多。
氧化铝下料装臵立体图
氧化铝下料装臵剖面图
四种型式阳极的比较
电流/kA d 阳/A〃cm-2 电耗/kWh〃 -1 t 阳极操作 磁场隆起影 响 废气捕集效 率/% 气体净化 工时数/h〃t-1 预 焙 自 焙 不连续式 连续式 旁插棒式 上插棒式 50～130 50～150 220 120 0.7～0.8 0.7～1.0 0.55～0.7 0.7 13000～ 150000～ 150000～ 160000 16000 170000 170000 简单 不复杂 复杂 很复杂 强烈感觉 轻微 感觉到 感觉到 到 90～95 不复杂(只有 粉尘和废气) 6.7 无 无 9.2 60～70 40～60
⑶炭阳极对沥青的要求
• • •
•
作用： 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，使 电极具有足够的机械强度。 要求： 1.树脂(>20%)是保证粘结性能的重要成分, 不 溶。 而 树脂可溶。 2.固定炭 (>50%)焦化过程中沉积在骨料之间,降 低阳极孔隙率, 提高机械强度和导电率; 3.水份<0.5%, 灰分<0.5%
铝电解
阳极效应
阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种 特殊现象。
• 槽电压急剧升高：4.5～5伏升高到30～40伏；
• 与电解质接触的阳极表明出现许多微小的电弧。
原因：由于氧化铝浓度减小所致
作用：
• 预告向电解槽加入氧化铝的时间 • 判断电解槽工作是否正常
图
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第四章 铝电解生产工艺
焙烧
分布提纯
采用化学方法除去 K ＞1的杂质。其原理是，使杂质元 素和硼形成不溶于铝液的硼化物。
区域熔炼
熔炼区
原铝
有机溶液电解法
将氟化钠和三乙基铝的配合物(NaF· 2Al （C2H5）3) 溶解在有机溶剂甲苯中，做为电 解质，在100℃下进行电解。 电解过程：铝从阳极上溶解，而在阴极上析出， 从而达到精炼之目的。 由上可见，有机溶液电解精炼法具有电解 温度低、电能消耗小等优点，而且能除去凝固 提纯法不能分离的杂质（K≈1）。
加热阳极、阴极和炉膛，以利于启动。 是指在电解槽内熔化电解质和铝，开始电解，然 后逐步纳入正常生产。
启动
正常生产
• 加料： • 阳极作业 • 出铝
铝电解生产过程
正常生产 •加料 定时定量地向电解槽中补充氧化铝 •出铝
电解出的铝定期、定量地从电解槽中取出
•阳极作业
定期更换阳极块
加料
出铝
原铝液
阳极副反应
冰晶石—氧化铝熔盐电解在电解过程发生主 反应的同时，伴随着一系列副反应，主要发 生如下反应：
• 2Al（溶解的）＋3CO2 = Al2O3 十 3CO
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碳渣接 触时，会发生还原反应而生成一氧化碳。
电解铝知识讲座(一章基础知识)资料课件
利用X射线荧光光谱的原理对电解铝中的元素进行定性和 定量分析。该方法具有无损、快速、准确等优点，但需要 使用大型仪器设备。
原子吸收光谱法
利用原子吸收光谱的原理对电解铝中的元素进行定性和定 量分析。该方法具有快速、准确、灵敏度高等优点，但需 要使用昂贵的仪器设备。
其他检测方法
除上述常用方法外，还有电感耦合等离子体原子发射光谱 法、电感耦合等离子体质谱法等多种检测方法，可根据具 体情况选择使用。
硅含量
其他杂质元素
硅也是电解铝中的杂质元素，其含量应控 制在较低水平，通常要求硅含量不超过 0.2%。
除了上述主要杂质元素外，电解铝中还可 能含有其他微量杂质元素，如钙、镁、钛 等，这些元素的含量也应符合相关标准。
电解铝的质量检测方法
化学分析法
通过化学手段对电解铝进行成分分析，以确定各元素的含 量。该方法具有精度高、准确性好的优点，但操作较为繁 琐。
电解铝的生产技术
电解铝的生产原理
电解铝是通过电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物，利用电解反应将铝离子还原成 铝金属的过程。
电解铝过程中，电流通过熔融的电解质，电子从阳极传递到阴极，铝离子在阴极得 到电子后还原成铝金属。
电解铝技术需要高纯度的氧化铝和低成本的电能，同时还需要添加冰晶石作为助熔 剂，以降低熔融温度和提高电解效率。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
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REPORTING
电解槽
是电解铝生产的核心设 备，一般采用大型预焙 槽，槽体由碳素材料制
成。
阳极装置
包括阳极炭块、钢爪、 钢棒等部分，用于支撑
阳极并传导电流。
阴极装置
由阴极炭块、导电棒等 组成，用于传导电流并
电解铝基础知识简介
电解铝生产基础知识培训一、电解铝发展慨况。
1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特发明冰晶石－氧化铝熔盐电解法，取代了化学法，1887年电解法投产。
电解铝发展经历了预焙阳极——自焙阳极——大型预焙阳极的发展历程。
我国在八十年代之前电解铝主要以自焙阳极电解槽为主，在八十年代后期开始发展大型预焙阳极电解槽，到2000年已基本淘汰了自焙阳极电解槽，以大型预焙阳极电解槽为主。
二、电解原理：AL2O3+C——AL+CO2三、创元铝业电解铝生产简介湖南创元铝业有限公司电解铝工程采用国内较为先进的240KA大型预焙阳极中间点式下料电解槽生产技术，其母线配置采用较为先进的大面四点进电，槽底补偿的方式，设计槽内垂直磁场3.961Gs ，铝液平均流速3.92cm/s；槽内衬采用国际国内较为领先的干式防渗料和上下复合氮碳化硅侧部碳块技术；工艺上采用四低一高即低分子比、低电解温度、低氧化铝浓度、低效应系数、高极距的新工艺；氧化铝输送采用国内成熟先进的浓相输送和超浓相输送相结合的方式；供电整流系统是国内先进的技术设备，多功能天车是国内成熟的厂家制造，性能稳定可靠；计算机控制系统采用的是国内较先进的智能模糊控制系统。
这些先进的技术和设备在创元的应用必将为创元铝业有限公司经营高效益奠定坚实的基础。
1、工艺流程示意图220KV 交流电 排入大气屋顶烟气 排入大气铝 液废渣场铝锭2、电解槽电解槽是炼铝的主要设备。
外壳是钢壳，内衬是耐火材料和炭素材料，直流电流是由阳极经过电解质后到达铝液、阴极。
预焙阳极电解槽结构如图2。
1) 主要工艺参数电流强度(kA)： 240阳极电流密度(A/cm2)：阳极组数(组)： 16(双阳极组块)阳极炭块组尺寸(mm)： 1550×660×550每块阳极钢爪数(个)： 4每个钢爪直径(mm)： 140每个钢爪电流密度(A／cm2) 12.18铝导杆截面：(mm) 200×170槽膛面积：(mm) 11700×3840槽膛深度：(mm) 550操作面尺寸(mm) 大面 280小面 390中缝 180阴极炭块尺寸(mm) 3320×515×450阴极炭块组数(组) 20阴极钢棒尺寸(长×宽×高)： 4280×65×180每组阴极炭块的阴极钢棒数(根) 2阳极升降速度(mm／min)： 100图2 预焙阳极电解槽结构1——槽罩 2——钢爪梁 3——阳极 4——电解质 5——槽壳 6——涂层 7——铝 8——阴极炭块 9——阴极棒 10——保温砖 11——排烟装置 12——氧化铝 13——导杆 14——夹板 15——螺栓 16——打壳和筒式下料器17——氧化铝 18——壳面19——边部砖 20——侧部炭氮化硅复合块 21——结壳 22——人造伸腿 23——密封圈 24——钢壳槽壳尺寸：内壁(长×宽×高)(mm) 11940×4080×1357外壁(长×宽)(mm) 12684×4938摇篮架组数：活动(组) 17固定(组) 2阳极母线规格(mm) 550×180阳极最大行程(mm)： 4002)槽上部结构电解槽由阳极、阴极和槽罩三部分组成，其中：阳极结构，包括阳极、阳极母线、阳极传动机构及腹板支承梁等。
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2) 固体高分子电容新设计选用：测试纹波电压、电压波动。
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4 产品特点
5) 使用寿命长 液体电容寿命推算：温度每下降20℃，寿命增4倍 (10℃增倍)。 固体电容寿命推算：温度每下降20℃，寿命增10倍。
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6 产品应用实例
4) 家用投影仪
常用规格： HVF 25V100μF Φ6.3×5.7
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6 产品应用实例
5) 电脑（PC机）主板、显卡
常用电容器电压：2.5V、4V、6.3V 、16V 常用电容器尺寸：Φ6.3~Φ8
* All temperatures are measured on the topside of the Al-can and terminal surface. * Please ensure that the capacitor became cold enough to the room temperature (5 to 35℃) before the second reflow.
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2 产品参数
类 型 引线式 2.5V ~ 200V 4.7 ~ 2700μF -55℃ ~ 105℃ -55℃ ~ 125℃ Φ5×5 ~ Φ10×16 2,000h ~ 5,000h 柱型SMD 2.5V ~ 200V 4.7 ~ 2700μF -55℃ ~ 105℃ -55℃ ~ 125℃ Φ5×5.7 ~ Φ10×12.2 2,000h ~ 5,000h
电压范围 容量范围 温度范围 尺寸范围 寿 命
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3 产品制造流程
裁 切
卷 绕
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8
3 产品制造流程
熔 接
化 成
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6 产品应用实例
6) 智能控制类主板
常用电容器电压：2.5V ~50V 常用电容器尺寸：Φ5 ~ Φ10
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6 产品应用实例
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8 固体高分子电容的使用注意事项
3) SMD型元器件，回流焊接曲线要在元器件推荐的温度曲线范围内
常用锡膏：M705-GRN360-K2V推荐曲线
Preheat 150~180℃ 60~120 seconds Time maintained above 217℃ 50 seconds max. Time maintained above 230℃ 40 seconds max. Peak temperature 250℃ max. 260℃ max. Reflow number Twice or less Only 1 time
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5 产品应用原理
2) 负载变化: 电压波动ΔVdrop
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5 产品应用原理
3) 对比实例
电容器种类 电压/容量 电压变化 数 量 固体铝电解电容器 10V/100μF 104mV 1 pcs 钽电解电容器 10V/220μF 116mV 2 pcs 液体铝电解电容器 10V/1500μF 128mV 1 pcs
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4 产品特点
3) 优良的频率特性
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4 产品特点
4) 耐受大的纹波电流
发热 P=I2R
散热 P=α·Ａ·Δt
6.3V820μF Φ8×11.5 低阻抗液体电容 固体电容 纹波：900mA 纹波：5,700mA 6.3倍
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6 产品应用实例
9) 工业电源等
工控机
工业/通信电源
高清电视
安防设备
北斗导航接收机
军工产品
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7 固体高分子电容的选型规则
1) 固体高分子电容替换使用
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4 产品特点
6) 不需降额使用 二氧化锰钽电容 高分子钽电容 高分子铝电容
“楔形”； 制造过程温度变化大。 降额50%使用！ (~50%UR)！
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“楔形”； 制造过程温度变化小。 降额10~20%使用 (80~90%UR)！
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4 产品特点
8) 不易燃烧、爆炸 燃烧三个要求：1) 燃料，2) 氧化剂，3) 加热或点火源。 固体高分子铝电解电容器：无“氧”！
液体铝电解出现漏液、鼓胀、爆浆 二氧化锰钽：燃烧/爆炸；高分子钽：变化不大 失效前 失效后
固体铝电解电容过荷失效后外观变化不大
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2
1 产品结构
1) 引线式
表面绝缘涂层
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3
1 产品结构
2) 柱型SMD
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固体高分子铝电解原理及应用
南通江海电容器股份有限公司
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1
1 产品结构 2 产品参数 3 产品制造流程 4 产品特点 5 产品应用原理 6 产品应用实例 7 固体高分子电容的选型规则 8 固体高分子电容的使用注意事项
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12
3 产品制造流程
外检包装
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4 产品特点
1) 极低的等效串联电阻（ESR） 2) 优良的温度特性 3) 优良的频率特性 4) 耐受大的纹波电流 5) 使用寿命长 6) 不需降额使用 7) 具有“自愈”作用 8) 不易燃烧、爆炸
10
)%( egnahC roticapaC
0
-10
-20
Polymer Aluminum E-Aluminum Tantalum
-30
-40 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Temperature (℃ )
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3 产品制造流程
重 合
组 立
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3 产品制造流程
捺 印
老化测试
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3 产品制造流程
SMD
成 型
切脚
编带
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无“楔形”。Leabharlann 不需降额使用！20
4 产品特点
7) 具有“自愈”作用 固体高分子铝电解电容器“自愈”作用有以下2种方式： 1) 与缺陷点相近的高分子材料受热被氧化变成高阻抗材料（不导电）； 2) 与缺陷点相近的高分子材料受热蒸发使得缺陷点脱离回路。
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6 产品应用实例
3) 笔记本电脑电源适配器
ZLH、ZL / KZN、KZM、KZH 25V680μF 2个并联 或25V680μF与25V470μF并联 ↓↓ HPF 25V470μF ~ 25V680μF
常用电容器电压：20V、25V、32V 、35V 常用电容器尺寸：Φ8 ~ Φ10
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5 产品应用原理
1) 负载恒定：纹波电压ΔVripple
ESR大 → ESR小
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