铝电解知识手册

铝电解知识手册【工业技术】

第一章：铝电解生产概述

1、通常金属元素分为哪两大类，铝属于其中的哪一类?

答：通常金属元素分为黑色和有色两大类。除了铁、锰、铬属黑色金属外，其余均为有色金属，铝属于有色金属之类。

2、有色金属按其某些特性又可分为哪几类?

答：有色金属按其某些特性又可分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、半金属等。铝是有色轻金属类的一种轻金属。

3、铝有哪些性质和用途?

答：性质：铝是一种轻金属，具有银白色的金属光泽，在工业上被称誉为万能金属。铝的比重为2.7／cm3，熔点为660℃。铝具有良好的导电性、导热性和防腐蚀性，同时还具有良好的延展性、可塑性，而铝合金又具有很高的机械强度。用途：由于铝比重轻，铝及其合金强度高，因此铝可用做轻型结构材料和建筑工业材料，如飞机、轮船、型材等，还可制作电气材料，热器材料以及耐腐蚀材料，食品包装材料等。

4、炼铝的历史可划分为哪两个阶段?

答：化学法炼铝和电解法炼铝两个阶段。

5、什么是电解法炼铝?

答：电解法炼铝就是冰晶石一氧化铝融盐电解法，它是以冰晶石作为溶剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽内，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO

和CO气体(炭素作阳极)，这种方法就是

2

电解法炼铝。

6、铝电解用的原材料都是有哪些?

答：铝电解用的原材料大致分三类：原料——氧化铝；熔剂——氟化盐(包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等)；阳极材料——预焙炭块(预焙槽)。

7、铝电解通入直流电的目的是什么?

答；向电解槽内通入直流电，一方面是利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态，并保持一定的电解温度；另一方面主要的也是要在两极实现电化学反应，也

就是使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出，从而得到铝，氧离子则在阳

极上放电与炭生成CO

2

、CO的混合气体。

8、氧化铝原料中的杂质对生产有什么危害?

答：铝屯解生产对氧化铝的纯度要求比较高，一般工业氧化铝，纯度为98％以上，通常含有少量二氧化硅，三氧化二铁，氧化钠，氧化钙，和水分等。这些杂质对铝电解都有不利影响。那些电位正于铝的元素的氧化物杂质，如氧化硅，和氧化铁，二氧化钛，电解过程中都会被铝还原，还原出来的Si和Fe进入铝内，

从而使铝的品位降低，而那些电位负于铝的元素的氧化物杂质，如Na

2

0和CaO，会分解冰晶石，使电解质成分发生改变并增加氟盐消耗。水分会分解冰晶石，还会增加铝液中的氢含量。若水分过多，还会引起电解质爆炸，危害工人的安全生

产．P

20

5

和SO

2

则会降低电流效率。所以铝工业对于氧化铝的纯度提出了严格的

要求。

9、工业铝电解对A1203物理性能的要求是什么?

答：工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过程正常进行和提高气体净化的效率，关系甚大。一般要求它具有较小的吸水性，能够较多较快地溶解在熔融冰晶石里，加工时飞扬损失少，并能较好地封闭炭阳极，防止它在空气中氧化，保温性能好，同时对于气体净化还要求它具有良好的活性和足够的比表面积，从而能够有效地吸收HF气体。这些物理性能取决于氧化铝晶体的晶型、粒度和形状。

10、根据Al2O3的物理性能可把氧化铝的形状分为哪三类?其中哪一类型对生产较好？

答：根据氧化铝的物理性能，可把氧化铝分为砂型、中间型和粉型三类。其中砂型氧化铝对生产较好。

11、冰晶石熔剂的作用是什么?

答：冰晶石作为电解铝的熔剂；它的作用是：第一能较好地溶解氧化铝，并且所构成的熔体可在纯冰晶石熔点以下进行电解，并且流动性较好；第二在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比铝液密度要小10％，故电解出来的铝液能沉积在电解液下面的阴极上，这样可减少铝的氧化损失，又大大简化了铝电解槽的结构；第三，冰晶石具有良好的导电性；第四，冰晶石中不含有电位顺序比铝更正电性的金属杂质，能保证产品铝的质量，目前，冰晶石还是铝电解生产中最理想的一种熔剂。

12、铝电解为什么采用炭阳极?

答；在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。作为导电的阴阳两极的各种材料中，既能良好导电，又能耐高温，抗腐蚀、同时价格又低廉的唯有炭素材料。因此铝工业生产都采用炭素材料作两极。

13、系列电流是怎样流经电解槽的?

答：系列中的电解槽均是串联形式，直流电从整流的正极经铝母线送到第一台电解槽的阳极，然后经过电解质和铝液层导致到阴极，而又通过大母线导入第二台电解槽的阳极，这样依次类推，从最后一台电解槽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。

电解工艺第二章：铝电解槽的结构与安装

14、目前，在铝工业生产上的电解槽按阳极结构型式可分为多少种?

答：电解槽按阳极结构型式可分为两大类四种型式。

1）自焙阳极电解槽 a、旁插棒式 b、上插棒式

2）预焙阳极电解槽 a、连续式 b、不连续式

15、工业铝电解槽的构造有哪些?

答：工业铝电解槽的构造，主要包括阴极结构、上部结构、母线结构、电气绝缘。

16、预焙槽的阳极装置有哪些构成?

答：位于阴极槽体之上的阳极及附属部件结构均属阳极装置。预焙槽的阳极装置是由阳极炭块组和阳极提升机构组成。而阳极炭块组又由炭块、钢爪和铝导杆三部分构成．

17、预焙槽比自焙槽有哪些优点?

答；现在，世界上的预焙槽都向着大型化和现代化方向发

展，说明它具有明显的优越性：①预焙槽容量大，单槽产量增加，劳动生产率显著提高。②能源利用率有明显提高，阳极电压降低，电流效率高，吨铝电耗低。

③生产中烟尘少，便于采用干法或湿法净化回收。④可实现高度的机械化和电子计算机的自动控制。

18、电解槽的槽型按阴极槽体结构可分为哪两种型式?

答：可分为有底槽和无底槽。

我们厂的电解槽的阴极槽体结构都属于有底槽。

19、什么叫电解糟的“伸腿”?

答：在电解槽内，电解质疑固在侧部形成的斜坡叫“伸腿”，此“伸腿”起到保温，防止侧部漏电和规整炉膛的作用。

20、大型预焙阳极电解槽按加料方法又可分为几种?

答；可分为边部打壳下料和中间下料预焙槽。我们厂是属于中间打壳下料预焙槽．

21、电解槽的母线配置一般有几种方式?

答，一般分为四种方式：纵向排列单端进电的母线装置；纵向排列双端进电的母线装置；横向排列双端进电的母线装置；横向排列四端进电的母线装置.

22、我们厂的电解槽构造怎样?

答：我们厂的电解槽构造属于预焙阳极不连续式电解槽，阴极槽底结构为有底槽，母线配置分别为： 160kA系列横向排列四端进电。

电解工艺第三章：铝电解生产的基本理论知识

23、当前电解铝采用冰晶石一氧化铝融盐法的优缺点是什么?

答，目前，世界上工业制取铝的唯一方法自然是冰晶石——氧化铝熔盐电解法。虽然各国都在研究新的制铝方法，但成效甚少。因此，冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有它的优越性。①工艺流程和生产设备比较简单，适于大规模工业性生产，并可直接得到高品位的纯铝。②冰晶石——氧化铝融盐电解法近些年有了很大发展，有了大型预焙阳极电解槽。③在环保上，采用了湿法和干法净化回收，烟尘危害得到了控制。④操作上，采用了微机控制生产过程，加料、出铝和其它各项操作实现了机械化和自动化，提高了电流效率，降低了能耗，能源利用率得到了提高。因此，冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有较强的生命力。当然，该法本身也有很大缺点：它的能量利用率是相当低的，只有50％以下，制备电解所需原材料的投资大，费用高。

24、电解质由哪些成分组成，其特性是什么?

答：在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔融盐叫电解质。它主要是以冰晶和石氧化铝组成。另外还有—些氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等。其中冰晶石是作为熔剂，氧化铝作为熔质，氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟