铝电解(二)
电解铝化学反应方程式
电解铝化学反应方程式嘿，朋友们，今天咱们来聊聊电解铝这个超酷的化学反应。
你看啊，铝这种金属就像一个被囚禁在矿石里的小调皮。
电解铝的反应方程式是2Al₂O₃（熔融）== 4Al + 3O₂↑（通电）。
这就好比是一场超级英雄的救援行动，氧化铝就像是一座坚不可摧的城堡，里面关着铝这个小英雄。
通电就像是超级英雄的魔法棒，一施法，城堡被打破，铝这个小英雄就被解救出来啦，同时还放出了氧气这个小跟班，氧气就像一阵欢快的风，“呼”地一下就跑出来了。
想象一下，氧化铝就像一群紧紧抱在一起的小团体，他们顽固得很呢。
但是通电这个强大的力量一来，就像一群大力士闯进了这个小团体，把铝原子们一个一个地揪了出来，然后铝原子们就像刚从监狱放出来的小囚犯，兴奋地跑向自由，形成了铝金属。
再看这个反应啊，就像是一场神奇的魔法表演。
2Al₂O₃（熔融）就像是一个装满神秘力量的大盒子，通电的时候，这个盒子就像被施了魔法的宝盒，突然打开，铝就像闪闪发光的宝石一样出现了，而氧气就像魔法产生的烟雾，弥漫开来。
有时候我觉得氧化铝就像一个吝啬的守财奴，紧紧握着铝这个宝藏。
可是通电这个大坏蛋（哈哈，这里只是调侃啦），强行把守财奴的宝藏给夺走了，让铝重见天日。
你要是把这个反应想象成一场战斗的话，通电就是吹响战斗号角的信号。
2Al₂O₃（熔融）这个敌军阵营，在通电这个强大的攻击下，阵营里的铝就像被策反的士兵，纷纷站到了我们想要的那一边，组成了铝金属，而剩下的氧气就像被抛弃的小兵，只能灰溜溜地跑开。
这个反应还像一场独特的选秀比赛呢。
氧化铝里的元素就像参赛选手，通电就是评委。
评委一发声，铝选手就脱颖而出，成为了闪耀的明星（铝金属），而氧气选手就只能被淘汰出局啦，哈哈。
要是把氧化铝比作一个顽固的坚果，那通电就是砸开坚果的大锤子。
一锤子下去，坚果里面的铝就像果仁一样被取出来了，同时还有氧气像坚果壳破裂时产生的碎屑一样跑出来。
这电解铝的反应就像一个神奇的魔术盒，2Al₂O₃（熔融）放进去，通电之后，就像从魔术盒里变出了铝这个神奇的小兔子（只是比喻啦），还有氧气这个小气球飘出来。
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
铝的电解原理
铝的电解原理
铝的电解原理是基于铝在电解质溶液中的氧化还原反应进行的。
电解铝的过程涉及到两个半反应：阳极反应和阴极反应。
在阳极处，铝是被氧化的，在氧化过程中失去了电子。
阳极反应如下：
2Al(s) -> 2Al3+(aq) + 6e-
在阴极处，溶液中的阳离子（通常为Al3+）被还原为纯净的
铝金属，同时接受了来自外部电源的电子。
阴极反应如下：
2Al3+(aq) + 6e- -> 2Al(s)
这两个半反应必须平衡，才能保持电解过程的稳定进行。
为了平衡反应，需要将氧化和还原的半反应相等的电子数乘以适当的系数。
在这种情况下，需要将阳极反应乘以3，以使得电子
数相等。
在电解过程中，阳极和阴极之间的电流通过电解液进行。
通常，电解液以氯化铝和氯化钠的混合物形式存在，其中氯化铝提供Al3+离子，氯化钠提供导电性。
通过控制阳极和阴极的电流，可以调节铝的电解过程。
阴极接收到的电流决定了产生的铝金属的速度，而阳极的电流决定了阳极溶解的速度。
总的来说，铝的电解原理是通过在电解质溶液中进行氧化还原
反应，将铝离子还原为纯净的铝金属，并在阳极处产生氧化反应。
这种电解过程常用于铝的制备和提纯过程中。
实验二铝的阳极氧化和电解着色
铝的阳极氧化和电解着色原理铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。
后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。
用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。
后者的耐蚀能力很好。
硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。
而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。
当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应阴极上2H+ + 2e → H2 ↑阳极上Al-3e → Al3+6OH-→ 3H2O+3O2-2Al3+ + 3O2-→ Al2O3 + 399 (卡)硫酸还可以与Al、Al2O3发生反应2Al + 2H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑Al2O3 + H2SO4→ AL2(SO4)3 + 3H3O铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。
通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015 m，可是具有很高的绝缘性。
硫酸对膜产生腐蚀溶解。
由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。
循环往复。
控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
必须注意，氧化膜的生成和成长过程是由于氧离子穿过无孔层与铝离子结合成氧化膜的，与电镀过程恰恰相反，电极反应是在氧化膜与金属铝的交界处进行，膜向内侧面生长。
铝阳极氧化膜的生长和溶解规律可用其电压－时间曲线来说明。
见图一、图二。
A区：在最初10秒钟内曲线直线上升，电压激剧增高，说明生成了无孔层电阻增大，这时成膜占主导，阻碍了反应继续进行。
当外电压高时，[O2-]能穿过薄的地方继续反应。
故无孔层的厚度取决于电压，即电压高时，无孔层相应增厚，反之亦然。
电解铝工艺标准流程经过及其技术规章制度
电解铝工艺流程二铝电解工艺技术规程1原材料和产品的质量标准1.1氧化铝化学成分执行标准 YS/T274-1998 表11.2 氟化铝化学成份执行标准GB/T4292-1999 表21.3冰晶石化学成份执行标准 GB/T4291-1999 表31.4 氟化镁的化学成分执行标准湘Q/YB 913-84 表41.5 预焙阳极炭块理化性能指标执行标准YS/T 285-1998 表51. 6重熔用铝锭的化学成分执行标准GB/T1196-2002 表61.7电工圆铝杆的电性能执行标准GB3954-83 表7注:1 N/mm2=1mpa=0.102kgf/ mm2。
2工艺技术参数2.1 电解槽技术参数2.1.1 电解槽结构参数：电流强度: 200KA;母线进电方式：大面四点;阳极碳块尺寸：1500×660×550mm;阳极组数：28组;阳极底掌面积：27.72㎡;阳极电流密度：0.722A/cm2;阳极钢爪数：4个;槽壳外形尺寸：11594×4738×1796mm;槽膛尺寸：10600×3780×470mm;大面宽度：300mm;小面宽度：420mm;阳极中缝：180mm;阳极间缝：40mm;电解槽下料点：4点;阴极碳块尺寸：3250×515×450mm;阴极碳块组数：18组;阴极钢棒尺寸：65 ×180×1985mm;侧部碳块厚度：125mm;槽壳结构：船形摇篮槽壳，17只摇篮架，槽壳总重26.125t;电解槽集气效率：98 %。
2.1.2 阳极升降装置阳极升降装置为螺旋起重器;阳极升降速度99.3mm/min;阳极升降有效行程270mm，上读数50mm ,下读数320mm，总起重量50t 。
2.1.3 打壳下料装置2.1.3.1 打壳机构适用压缩空气气压大于0.55Mpa，气缸工作温度80~90℃，打壳机构打击速度0~85cm/s，行程550mm;2.1.3.2 下料方式：1.8升定容下料器四点交叉下料，3.6kg/次。
电解铝介绍文档ppt
二、铝电解节电的基本原理
一、铝电解的基本知识
5、铝工业发展趋势
近几年世界铝产量和消费量
万吨
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2006 2007 2008 2009 2010(预计) 世界铝产量 世界铝消费量
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 中国 俄罗斯 加拿大 澳大利亚 美国 330 300 197 1285
抚顺铝厂——中国最早的铝厂 百色平果铝厂——中铝公司 贵州铝厂 ——中国铝业公司 青海铝厂——中国铝业公司 青铜峡铝业集团公司 云南铝业股份有限公司 包头铝业集团公司 总电投集团旗下的铝厂 兰州铝业股份有限公司和兰州连城铝业有限公司 郑州铝厂——中国铝业公司
一、铝电解的基本知识
二、铝电解生产的基本原理
现代铝工业有三个主要生产环节：
(1) 从铝土矿提取氧化铝 (2) 用冰晶石－氧化铝熔盐电解法生产铝。电解产物，阴
极上是液体铝，阳极上是气体CO2和CO，在工业电解槽内， 电解质通常由95%wt冰晶石和5%氧化铝组成，电解温度为 950～970℃。铝液用真空抬包抽出后，经过净化和过滤， 烧铸成商品铝锭，其纯度可达到9.5%~99.8%。生产1吨铝 所需的工业氧化铝量大约是1.92～1.94吨。 (3) 铝加工
一、铝电解的基本知识
Hé roult申请专利的铝电解槽简图 (1886年4月23日)
1887年的Hé roult专利电解槽简图
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
电解铝的过程
电解铝的过程一、引言电解铝是一种常见的工业生产方法，它通过电解过程将铝离子还原为金属铝。
本文将介绍电解铝的原理、过程和应用。
二、电解铝的原理电解铝的原理是基于电化学的反应。
在电解槽中，铝矾石（Al2O3）溶解于熔融的氟化铝（AlF3）和氧化铝（Al2O3·CaO）混合物中，形成铝离子（Al3+）。
通过在电解槽中通入直流电流，使阴极与阳极间形成电势差，铝离子在阴极上还原为金属铝，同时氟离子（F-）在阳极上氧化为氟气（F2）。
三、电解铝的过程1. 准备工作：将铝矾石和氟化铝混合物熔融，形成电解槽中的电解液。
同时，将电解槽分成阳极和阴极两部分，分别安装阳极和阴极。
2. 电流通入：将直流电源连接到阳极和阴极上，通入电流。
阳极和阴极间形成电势差，使电解液中的铝离子和氟离子发生反应。
3. 阴极反应：在阴极上，铝离子被还原为金属铝。
铝离子接受电子，从电解液中析出，并在阴极上沉积为金属铝。
4. 阳极反应：在阳极上，氟离子被氧化为氟气。
氟离子失去电子，生成氟气气体，并从阳极释放出来。
5. 收集铝金属：金属铝在阴极上沉积后，定期从电解槽中取出。
经过一系列的处理和冷却，最终得到纯净的金属铝。
四、电解铝的应用电解铝是一种重要的工业生产方法，广泛应用于铝的生产和加工。
金属铝是一种轻、强、耐腐蚀的材料，被广泛用于航空、汽车、建筑和包装等领域。
通过电解铝的方法，可以高效地生产大量的金属铝，满足各行各业对铝材料的需求。
五、总结电解铝是一种通过电解过程将铝离子还原为金属铝的方法。
它的原理是利用电化学反应，通过在电解槽中通入直流电流，使铝离子在阴极上还原为金属铝，同时氟离子在阳极上氧化为氟气。
电解铝是一种重要的工业生产方法，广泛应用于铝的生产和加工领域。
金属铝具有轻、强、耐腐蚀等优点，因此在航空、汽车、建筑和包装等领域得到广泛应用。
通过电解铝的方法，可以高效地生产大量的金属铝，满足各行各业对铝材料的需求。
电解铝的过程是一个复杂的化学反应过程，需要精确的控制和操作，以确保产品的质量和产量。
电解制备铝单质的方程式
电解制备铝单质的方程式
铝是一种重要的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、
建筑等领域。
电解是制备铝单质的主要方法之一，下面我们来介绍
一下电解制备铝单质的方程式。
铝单质的制备主要是通过铝熔炼电解法来实现的。
在这个过程中，铝氧化物被电解分解成铝金属和氧气。
具体的反应方程式如下：
在阳极上的反应：
2Al2O3 → 4Al3+ + 6O2-。
在阴极上的反应：
4Al3+ + 12e→ 4Al.
综合反应方程式：
2Al2O3 + 12e→ 4Al + 6O2-。
在这个过程中，熔融的铝氧化物（Al2O3）被加热至高温，然后通过电解槽进行电解，以分解成铝金属和氧气。
在阳极上，氧化铝被氧化成氧气和铝离子，而在阴极上，铝离子被还原成铝金属。
这样就实现了从铝氧化物到铝金属的转化。
通过电解制备铝单质的过程不仅可以高效地获得纯度较高的铝金属，而且还可以节约能源和资源。
因此，电解制备铝单质的方程式是铝工业生产中至关重要的一部分。
希望通过不断的技术改进和创新，可以进一步提高铝的生产效率和质量，为各个领域的应用提供更好的材料支持。
电解铝厂生产流程简介(ppt)
工艺流程图
原铝出铝包
炉前
调包配料
烟气排放 精炼搅拌
电解槽
铝灰
灰渣分选
★粉尘排放■废渣排放
打渣 ﹌噪音 打印 接收
调流控流 水冷却
取样打眼入库
说明： 烟气排放粉尘排放废渣排放 ﹌噪声
原铝检斤
原铝入炉
搅拌 扒渣
打眼
控流 打渣
一次冷运 打号
脱模 二次冷运
分检
码垛
（二）电解系统
• 任务：是生产出合格的铝液。
• 工艺：冰晶石-氧化铝熔盐电解法。该工艺是由美国的霍 尔和法国的埃鲁1886年分别申请的世界专利。
• 主要经济指标：电流效率 、氧化铝单耗 、直流电单耗 、 可比交流电耗 、阳极毛耗 、氟化盐单耗 。
• 主要设备是：电解槽、多功能机组等。
• 工艺原理：氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，形 成具有良好导电性的均匀熔体，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。在阳极上产生阳极气体，阴极上析出 液态铝，用真空抬包周期性从电解槽吸出，送铸 造分厂铸重熔用铝锭。电化学反应过程中，阳极 不断消耗，阳极母线不断下降，要进行阳极更换 和母线提升作业，另外通过计算机控制，通过超 浓相输送向电解槽定时添加氧化铝，保证生产连 续平稳进行
电解铝厂生产流程 简介(ppt)
一、铝的性质与用途
1.铝的性质 ➢ 铝的密度在常温下为2.7（液态时为2.3），是铜和铁的三分之
一，其熔点为660℃左右。 ➢ 铝具有良好的耐腐蚀性。铝表面在空气中很快生成一层光滑
致密的氧化铝薄膜，使其内部免受氧化，增强了铝的防腐能 力。 ➢ 铝是一种良好的导电材料。 ➢ 铝具有良好的导热和反光性能。 ➢ 铝具有良好的延展性和可塑性。 ➢ 铝的再利用率高。
3 铝电解的基础理论知识—2
3.11 铝电解的电压平衡在系列电流基本恒定的情况下，电解槽的电压高低直接决定着电解槽的能量收入，因而也就直接影响到电解槽的能量平衡。
改变电解槽的电压的最主要手段是调节电解槽的极距来改变电解质的电压降。
可见，维持电解槽的“电流通道”中各个部分的电压降有一个合理的、稳定的分布（即维持一个理想的电压平衡）既对维持电解槽的能量平衡有重要意义，又对维持合适的极距有决定性的作用。
3.11.1 电压平衡的相关概念与计算方法（1）槽工作电压与槽平均电压的定义关于电解槽的电压，有两个重要的定义，一个称为槽工作电压（简称槽电压）；另一个称为槽平均电压。
槽电压是指电解槽的进电端与出电端之间的电压降（注：对于相邻的电解槽，上台槽的进电端就是下台槽的出电端）。
平均电压一般指日平均电压，它是在槽电压的日平均值的基础上再增加两项：一是槽外母线（主要是从整流车间到电解车间的连接母线，和穿越电解车间过道的连接母线）上的电压降（日平均值）；二是阳极效应的分摊电压（日分摊），这种关系可用下式表达：V平=∆V槽+ ∆V外母+ ∆V效（3-30）其中：V平代表平均电压；∆V槽代表槽电压（日平均值）；∆V外母代表外母线电压降（日平均值）；∆V 效代表阳极效应分摊电压，它由下式计算：∆V效=k(V效应-V槽)τ效应/（24⨯60）（3-31）其中，V效应为当日内效应发生时段内的平均效应电压；V槽依然代表槽电压（日平均值）；τ效应代表当日所发生的阳极效应的总持续时间（分钟）；k代表阳极效应系数。
需指出，生产中在制作日报时，一般不考虑阳极效应系数，即取消上式中的系数k，这意味着当日发生的阳极效应所增加的电压全部分摊在当日，若当日无阳极效应，则当日无效应分摊电压为零。
但在进行电压平衡测试时，一般要考虑阳极效应系数，并且采用较长的时段（如一个月）来计算效应分摊电压。
槽电压一般分为四个组成部分：极间电压降（∆V效极间），阳极电压降（∆V阳）、阴极电压降（∆V阴）及槽母线电压降（∆V槽母），即：∆V槽=∆V极间+∆V阳+ ∆V阴+∆V外母（3-32 ）（2）极间电压降极间电压降（∆V极间）又可分为反电动势（E反）和电解质电压降（∆V质）两个组成部分，E反提供电解反应（电化学反应）所需的能量，它又可划分为理论分解电压和过电压两大部分。
电解铝相关操作知识
第一章铝的性质及用途铝是自然界中分布极广的元素之一，地壳中铝的含量约为7.35％，仅次于氧和硅而居第三位。
由于铝是化学性质极为活泼的元素，所以在自然界中未发现单质的金属铝，而是以铝的各种化合物存在。
铝的矿石在自然界中已发现有250多种，其中最常见的是硅酸盐族，以及它们的风化产物－粘土，其余的重要化合物有水和氧化物。
目前能够用于工业提炼金属铝的矿石只有少数几种，如铝土矿、霞石、明矾石、蓝晶石等。
我国河南、贵州、山东、山西、广西等省都蕴藏着丰富的铝土矿，浙江、安徽等省有丰富的明矾石矿，因此，铝工业在我国具有广阔的发展前景。
尽管在自然界中含有极为丰富的铝，但铝第一次从实验室中制取出来还仅是不到二百年前的事。
1825年丹麦的厄尔施泰（H·C·Oersted）在实验客观存在中用钾、汞还原无水氯化铝（ALcl3），在世界上第一次得到铝。
到1887年电解法生产之前，世界上仅用钾、钠、镁等活泼金属置换氯化铝或氯化铝的络合盐而制取铝。
这一阶段铝产量极低，使铝成为世界上极为昂贵的金属之一。
1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特发明冰晶石－氧化铝熔盐电解法炼铝，很快电解炼铝法取代了化学法，而且使产量迅速提高，成本迅速下降。
到目前为止的百余年间，铝工业发展成为仅次于钢铁工业的第二大金属冶炼工业。
铝是一种银白色的金属，它以质轻，并兼以其它优良性质在工业上被誊为万能的金属。
它的主要特性如表：原子序数 13相对摩尔量 26.98154原子价（通常）＋3密度（g/cm3） 2.699（20℃固态）2.3（660℃液态）比热（J/gcm3） 0.90（20℃固态）熔点（℃） 659沸点（℃） 2467焦耳（J/g） 386.6导热系数（J/cm·S·℃） 2.08（20℃固态）2.18（200℃固态）导电系数（10—4 ） 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℃）线收缩系数（％） 1.7～1.8（650～20℃）电化当量（g/A·h） 0.3356（A·h/g） 2.980铝很轻，在常温下，它的比重约为2.7，铝可与许多金属形成合金，某些铝合金的机械强度很高，甚至可以超过结构钢，而且仍保持着质轻的优点，因此，铝被广泛用于制造飞机的外壳，火车、汽车的车厢以及快速转动的零部件等。
电解铝基础知识二..
（三）什么是工伤和工伤保险 工伤也称职业伤害，是指劳动者（职工）在工 作或者其他职业活动中因意外事故伤害和职业病 造成的伤残和死亡。一般而言，意外事故必须与 劳动者从事的工作或职业的时间和地点有关，而 职业病必须与劳动者从事的工作或职业的环境、 接触有害有毒物质的浓度和时间有关。 工伤保险又称职业伤害保险，是指劳动者由于 工作原因并在工作过程中遭受意外伤害，或因接 触粉尘、放射线、有毒有害等职业危害因素引起 职业病，由国家或社会给负伤、致残以及死亡者 生前供养亲属提供必要的物质帮助的一项社会保 险制度。
10、电气设备上安全工作的组织措施： ⑴工作票制度 ⑵工作许可制度 ⑶工作监护制度 ⑷工作间断、转移和终结制度 11、电气设备上安全工作的技术措施： ⑴停电 ⑵验电 ⑶装设接地线 ⑷悬挂标示牌和装设遮拦 12、装设接地线应先接接地端，后接导体端。拆接地线的顺序与此相 反。装、拆接地线均应使用绝缘棒和绝缘手套。 13、在一经合闸即可送电到工作地点的断路器（开关）和隔离开关 （刀闸）的操作把手上，均应悬挂“禁止合闸，有人工作！”的标示牌。
电压等级 (kv) 安全距离 （ m）
10及以下 （13.8） 0.70
20、35 1.00
66、110 1.50
220 3.00
330 4.00
500 5.00
高压设备发生接地时，室内不得接近故障点4m以内，室外不得接近故障点8m 以内。进入上述范围人员应穿绝缘靴，接触设备的外壳和构架时，应戴绝 缘手套。 倒闸操作可以通过就地操作、遥控操作、程序操作完成。遥控操作、程序操作 的设备应满足有关技术条件。 倒闸操作分为监护操作（有两人进行同一项操作）、单人操作（有一人完成的 操作）、检修人员操作(有检修人员完成的操作)。 停电拉闸操作应按照：断路器（开关）———负荷侧隔离开关（刀闸）——— 电源侧隔离开关（刀闸）的顺序依次进行；送电合闸操作顺序按与上述相 反的顺序进行。严禁带负荷拉合隔离开关（刀闸）。 单人进行操作时不得进行登高或登杆操作。 高压设备上的工作： 在运行中的高压设备上工作分为以下三类： ⑴全部停电工作——系指室内高压设备全部停电（包括架空线路与电缆引入线 在内），并且通至邻接高压室的门全部闭锁，以及室外高压设备全部停电 （包括架空线路与电缆引入线在内）。 ⑵部分停电工作——系指高压设备部分停电，或室内虽全部停电，而通至邻接 高压室的门并未全部闭锁。 ⑶不停电工作——系指①工作本身不需要停电并且没有偶然触及导电部分的危 险。②许可在带电设备外壳上或导电部分上进行的工作。
电解铝反应原理课件
+2e-
阳极
钠 熔融NaCl 熔融NaCl
小结：分析电解反应 用惰性电极时 的一般思路： 用惰性电极时)的一般思路 小结：分析电解反应(用惰性电极时 的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
阴阳两极附近有哪些离子
根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、 根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性 强弱判断反应的离子先后， 强弱判断反应的离子先后， 最后分析得出产物
电解反应原理
朱伶俐
2012. 3. 27
授课内容
1、电解的定义 2、电解池电极的判断方法
电解反应原理
3、电极反应的书写 4、发生电解反应的基本条件 5、离子的放电顺序 1、铝电解反应的电极反应 方程式
电解反应实际应用
2、何为铝电解 3、冰晶石的作用
CuCl 电解原理（以电解CuCl2溶液为例） 以电解CuCl 2溶液在电流的 作用下究竟发生了 什么反应？ 什么反应 阴极:石墨棒周围CuCl ？ 阴极:石墨棒周围CuCl2溶液绿色 变深， 变深，石墨棒上逐渐覆盖了一层 红色固体（Cu） 红色固体（Cu） 阳极:石墨棒周围CuCl 阳极:石墨棒周围CuCl2溶液绿色 变浅，石墨棒上有气泡放出，并 变浅，石墨棒上有气泡放出， 可闻到刺激性的气味， 可闻到刺激性的气味，同时看到 湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色。 湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色。
络合） C－ O2-（络合）+ C－4e- = CO2↑ 阳极： 阳极：
直流电、熔解、 直流电、熔解、电离 总反应： 2 2 Al + 1.5CO2 总反应：Al 2O3 + 1.5C 960℃
铝电解通入直流电的目的
（1）要在两极实现电化学反应，也就是说在电解质 要在两极实现电化学反应， 中使铝离子从阴极上得到电子而析出。 中使铝离子从阴极上得到电子而析出。 （2）利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态，并保 利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态， 持一定的电解温度
【我国铝电解技术40年发展回顾】（下）电解铝——科技创新的辉煌之路
【我国铝电解技术40年发展回顾】（下）电解铝——科技创新的辉煌之路九、从320kA到400kA——⾯向全球的跨越国家⼤型铝试验电解试验基地280kA特⼤型铝电解槽试验的成功，使我国成为世界上继美铝、法铝之后拥有280kA以上特⼤型铝电解槽技术的国家。
它的诞⽣，被称为我国铝电解技术发展的⾥程碑，为中国铝电解⼯业的快速发展提供了强⼤的技术保障。
焦作万⽅铝业股份有限公司董事长⾦保庆，敏锐地觉察到280kA电解槽技术对电解铝⾏业发展的重⼤意义。
这位军⼈出⾝、敢于第⼀个吃螃蟹的企业家，⼏乎在试验槽成功启动已开始，借助天时地利的有利条件，率先与有⾊总公司达成协议，以技术使⽤费500万元获得第⼀家技术使⽤权。
遗憾的是，这也是唯⼀⼀家以试验槽280kA电流容量进⾏⼯业化⽣产的电解系列，也是唯⼀⼀家提供技术使⽤费的企业。
1998年“焦作万⽅6.8万吨/年280kA铝电解⽰范⼯程”，列⼊国家经贸委重点⼯程，由贵阳院承担⼯程设计并成功建设投产。
“焦作万⽅”——从此成为⾏业的新标杆！然⽽，电解铝的技术进步，并没有就此⽌步，“焦作万⽅”的新纪录在短短⼏年内，不断被刷新......。
平果铝320的经验。
尽管280kA试验槽已经取得了成功，并已经推向⼯业应⽤，但是当时国际上电解槽⼤型化的速度还在加快。
法铝的AP28已经发展为AP30，实际运⾏电流超过了300kA。
⼀定要超越国际⽔平！这是⽼⼀辈铝业专家的⼀种情结。
80年代末，时任青铜峡铝⼚⼚长的康义和贵州铝⼚副⼚长杨世杰随团去西⽅某铝⼯业⼤国参加培训学习。
期间，康义等学员请⽰参观该国最新开发的最先进的320kA电解试验槽。
东道主露出神秘地⼀笑，同意最多五⼈可以参观，他们把学员领到⼀个车间的⼀头，再领到⼀台天车上，指着朦胧的远处说：“OK，在那⼉!”。
名为参观，实为封锁，这⼀举动像⼀把利剑深深地刺进康义和杨世杰的⼼⼝。
沉思良久，康义对杨世杰说“⽼杨啊，咱⼀定要争这⼝⽓！超过他们！”杨世杰默默地点点头。
电解铝反应原理课件
铝电解电极的选择
• 电解过程中，冰晶石熔液具有高温，且具 有很大的腐蚀性。 • 炭素材料具有良好的导电性，能耐高温、 抗腐蚀，而且价格比较低廉。
阳极C 阳极C 烟罩 电解 质 熔融 态铝 钢壳 耐火 材料 阴极C 阴极C 钢导电 棒
铝电解原理
阳极 阴极 冰晶石— 冰晶石—氧化铝熔液中的离 子质点有Na 子质点有Na+、AlF63-、 AlF52-、 还有Al AlAlF4-、F-，还有Al-O-F型络 合离子。其中Na 是单体离子， 合离子。其中Na+是单体离子， 结合在络合离子里。 Al3+结合在络合离子里。
思考1 电解氯化铜溶液时，溶液中Cu 【思考1】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2＋和Cl－放 电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？ 电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？ 溶液中Cu 放电完毕后，原溶液变为纯水，此时， 溶液中Cu2+和Cl—放电完毕后，原溶液变为纯水，此时， 在纯水中存在H 在阴极放电， 在纯水中存在H+和OH—， H+在阴极放电，OH—在阳极放 实际上是电解水的过程，所以： 电，实际上是电解水的过程，所以： 阴极： 阴极：4H+ + 4e— = 2H2 ↑ 阳极： 阳极：4OH— －4e— =2H2O + O2 ↑ 电解 总反应： 2H2↑ + O2 ↑ 总反应：2H2O =
熔融的氯化钠中有Na 熔融的氯化钠中有Na+和Cl— ，Na+在阴极放电生成金属 在阳极放电生成氯气。 钠，Cl—在阳极放电生成氯气。 阴极
阴极： 阴极：2Na+
= 2Na 氧化反应） （氧化反应） 氯 阳极： 阳极：2Cl- -2e- = Cl2↑ 气 还原反应） （还原反应） 总式： 总式： 电解 NaCl = Na + Cl2↑
铝电解常规计算作业长篇(2)
电流效率＝ ————— ×100％
79899.648 ＝94.6 ％
3、吨铝直流电耗
平均电压 W= ———————— ×1000 0.3356 ×电流效率 例： W＝2.98× 3.998÷ 94.5％ ×1000
＝12607 kwh/t Al kwh/t·Al
4、效应系数
每槽日每台槽发生效应的次数 效应个数 效应系数＝—————— 总槽日
2、电流效率
在所有物质的实际电解过程中，实际产 量总是低于其理论产量，这就产生了电 流的有效利用问题——电流效率。 实际产铝量 电流效率＝————— × 100% 理论产铝量
例：某台电流为322KA的电解槽5月份共产 铝75.6吨，试计算该槽5月份电流效率？ 解：5月份理论产量： M＝ 0.3356×320000×24×31 ×10-3 ＝79899.648（kg）
例1：某工段35台槽子某日共发生了4个效应，试 计算该工段的效应系数？ 效应系数＝4 ÷35＝0.11次/槽·日 例2：某槽5月份共发生了4个效应，试计算该槽5 月份的效应系数？ 效应系数＝4 ÷31＝0.129次/槽·日
电解车间 作业长培训教案
电解三车间：李伟波
铝电解常规计算
1、日产铝量：
M理 = 356 I·t（g）
M理—理论产量(g) 0.3356为铝的电化当量 t—通电时间(h) I—平均电流强度(A)
例： 320KA的电解槽一天理论产铝: M理= 0.3356×320000×24 = 2577408g = 2577.408 Kg
铝电解生产过程中气泡形成现象的分析与优化
铝电解生产过程中气泡形成现象的分析与优化一、引言铝材是工业中应用广泛的一种重要材料，而铝电解生产则是铝材加工中最常见的一种生产工艺。
然而，铝电解生产过程中常常出现气泡形成现象，这不仅会影响生产效率和产品质量，还会带来一定的安全隐患。
因此，对于气泡形成的分析和优化，具有非常重要的实际意义。
二、影响气泡形成的主要因素在铝电解生产过程中，气泡的形成受到许多因素的影响，主要包括以下几个方面：（一）电流密度电流密度是影响铝电解生产产量和质量的重要因素之一。
在电流密度相同的情况下，电化学反应所产生的气体量是不变的。
因此，电流密度越大，气泡形成的越多，且气泡大小也会变大。
此外，在高电流密度下，氧气离子与铝离子的重合速度也会加快，形成的气泡会更加迅速地脱离阳极表面。
（二）金属离子浓度金属离子浓度是影响气泡形成的另一个重要因素。
金属离子的浓度越高，电解反应过程中的产生气体量也就越大，从而导致气泡形成明显增多。
同时，金属离子的浓度也会影响气泡的大小和形态。
（三）电解质浓度电解质浓度也是影响气泡形成的一个重要因素。
电解质浓度越高，金属离子的浓度也就越大，电化学反应所产生的气体量也就越多，气泡形成也就越明显。
（四）阳极材料和表面形态阳极材料的性质以及表面形态也会对气泡形成产生重要影响。
阳极被氧化时，其表面会不断地形成新的氧化物，这些氧化物较易从阳极表面脱离，同时会引发更多氢气的产生，进而促进气泡的形成。
此外，阳极材料的导电性和热传导性等性质也会直接影响气泡的大小和形态。
三、气泡形成的分析在铝电解生产过程中，气泡的形成会对生产效率和产品质量产生直接的影响。
因此，对气泡形成的分析和研究是非常必要的。
（一）气泡的形态与大小对于气泡的形态和大小，目前的研究表明，不同气泡的形态和大小与电解质浓度、电流密度以及阳极表面的形态和材料等因素密切相关。
通常，在低电流密度和低电解质浓度下，气泡形态多为锥形或塔形；而在高电流密度和高电解质浓度下，气泡则成球形或半球形。
铝材及铝制品的电解抛光处理_2_铝的抛光处理系列文章之七_
铝材及铝制品的电解抛光处理(2) (铝的抛光处理系列文章之七)吕萍英(东北轻合金加工厂工学院 黑龙江省哈尔滨市 150060)摘要:阐述了碳酸钠磷酸钠溶液电解抛光法(布赖塔法)的溶液成分、处理工艺参数、产品的应用、产品缺陷及其产生原因等等。
该法是最老的铝材电解抛光工艺之一,至今仍在应用,特别适合处理高纯铝及用高纯铝配制的Al Mg与Al Mg Si合金。
槽液中的氯离子应严加控制,含氯较多时,处理的材料会产生点腐蚀。
全面地阐述了其他碱性溶液电解抛光法。
关键词:碳酸钠碳酸钠溶液电解抛光法 布赖塔法 高纯铝 反射率 高纯铝基合金 点腐蚀3 工业电解抛光处理工艺目前,工业上应用的电解抛光方法很多,但主要的工艺是:高氯酸醋酸法(P.A.杰克奎特法,JaCguet);硫酸磷酸法(巴特尔法,Battele);浓磷酸法(中山孝廉法Ⅰ);振动电解法(中山孝廉法Ⅱ);硼氟酸法(阿扎克法,Alzak);碳酸钠磷酸钠法(布赖塔法,Brytal);硫酸溶液法;碱性溶液法即田岛法;等等。
1933年,R.B.梅森(Mason)提出在硼酸、氟酸溶液中电解抛光铝。
1934年,阿扎克法问世。
日本的中山于1935年发表了磷酸溶液电解抛光工艺(中山法Ⅰ),尔后又提出振动电解抛光法(中山法Ⅱ)。
中国的科技工作者薛宽宏、洪九德等研究开发出了铝及铝合金的一些无铬电解抛光工艺〔22〕。
3.1 碳酸钠磷酸钠溶液抛光法碳酸钠磷酸钠溶液电解抛光法(Brytal)是一种最先提出的电解抛光工艺,于1936年在英国问世,是至今唯一的仍在工业生产中保持应用的碱性电解液抛光法,“Brytal”是英国铝业公司(British Aluminium Company)对此法的注册商标名称,保持至今。
此法特别适合于抛光高纯铝(99199%),在许多国家得到了应用,但自1955年以后,由于采用9918%Al制的Al Mg 合金可在磷酸溶液中获得良好的化学抛光,以及不锈钢槽在抛光生产方面的推广应用,其应用范围在缩小。
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C、阳极完好、周围电解质沸腾良好。炭
渣分离出来； D、槽面上的结壳完整，疏松好打； E、电解质与铝液分层清楚； F、电解槽侧壁上有凝固的电解质，它是 由冰晶石和刚玉构成的，是一种电和 热的绝缘体。
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精铝用途 70%制造电解质电容器，制造反光镜。 美国Hoopes1901年发明 下层液体：阳极合金，30%铜与70%铝， 密度3.4-3.7g/cm3. 中层液为电解质，纯氟化物和氯氟化物 体系，密度2.7-2.8 g/cm3. 最上层精铝，用作阴极，密度2.3 g/cm3
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工业上用两类电解质体系： （1）纯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaF2 CaF2的质量分数分别48%，18%，10%， 16%；密度（液态）约2.8g/cm3，熔点 680℃，操作温度740 ℃。 （2）氯氟化物体系。其组成中AlF3 NaF BaCl2 NaCl的质量分数分别23%，13%， 60%，4%；密度（液态）约2.7g/cm3，熔 点700-720℃，操作温度760-800 ℃。
有色金属冶金学
Non-ferrous Metallurgy
Aluminium Electrolysis 铝电解（二）
1
5、铝电解的生产过程
Aluminum Manufacturing 5.1 概述
铝电解槽全部生产过程包括三个阶段： 焙烧期、启动和启动后期、正常生产期。 （1）铝电解槽的焙烧期 目的：焙烧自焙阳极（对预焙槽则是加 热阳极）以及加热阴极，达到9001000℃，以便下一步启动。 焙烧方法：焦粒焙烧法
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7 炼铝用惰性电极材料(inert materials)
惰性阴极(inert cathode)
在高温下具有良好的热稳定性和力学强度; 能抵御铝液和电解液的腐蚀作用; 对铝液有良好的湿润性; 能够和基体材料良好地结合,从而阻止电解液渗透; 在高温下有良好的导电性. 常用：硼化钛TiB2 TiC NbB2 ZrB2 等, 成型方法：热压法(hot pressing), 等离子喷涂法 (plasma spraying), TiB2炭糊涂覆振动成型法 (vibroforming of TiB2 film)
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（2）铝电解槽的启动期 目的：在电解槽内熔化电解质，开始 铝电解。分干式和常规启动两种。 干式适用于启动新系列中的头几台槽 常规启动适用已有电解槽生产 启动时间1小时。 从启动到正常生产之间有一个过渡期， 称为启动后期，大约1个月。
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（3）铝电解槽的正常生产期
电解槽经过焙烧和启动之后便进入正常 生产期，直到停槽为止，正常生产期通 常延续5-7年。
(1) 原铝。指用熔盐电解法在工业电解 槽内制取的铝，其纯度一般为99.5%99.85%。 （2）精铝。一般来自三层液精炼电解槽。 其纯度通常在99.99-99.999%。 （3）高纯铝。主要用区域熔炼法制取。 杂质质量分数不超过1×10-6。
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杂质情况： 原铝中主要是铁和硅，此外还有镓、钛、 钒、铜、钠、锰、镍、锌等。 精铝产品中，主要杂质仍是铁和硅，但 是锌、铜、镁、钠的含量接近铁，可能 会超过硅。
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铝的电解精炼原理：
在阳极合金的各种金属元素当中，只有 铝在阴极上溶解出来。阳极合金中，如 铜、铁、硅之类比不活泼的金属元素， 并不溶解，仍然残留在合金内。阳极上 的电化学溶解反应是：Al - 3e = Al3+ 因此，电解液中除了原有的Al3+, Ba2+, Na+, F-, Cl-, AlF3-6, AlF4-之外，增加 了上述反应中的铝离子Al3+。
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5.2 电流效率 铝电解的电流效率指阴极上实际产出的 铝量对于理论上按照法拉第定律计算的 铝量的百分数。 用公式表示
电流
m 100 % 0.3356 I t
式中，I为电流强度， t为电解时间， m为实际铝产量
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提高铝电解电流效率的主要措施： （1）在适当低的过热温度下进行电解; 过热温度指电解温度与电解质的初晶点之间 的差值。每降低过热温度10℃，平均提高电 流效率1-1.5%。目前一般为5-15℃。 （2）建立和保持理想的槽膛内型； （3）尽可能使槽内铝液保持平静； （4）选用低熔点的电解质组成，使用惰性的可 湿润阴极，如二氧化硼涂层阴极。
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迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极电 位比较正，故Al3+优先在阳极上获得电子， 析出金属铝： Al3+ + 3e = Al 而其余的各种阳离子，如Ba2+, Na+之类， 并不放电。但是电解质本身所含的电位 比铝更正的元素，例如Si和Fe，却会在 阴极上析出，使铝的纯度降低。 电解精炼的结果是铝从阳极合金中溶解 出来，并在阴极上沉积，得到纯度为 99.99%的精铝。生产1t精铝需要电能 17000-18000kW· h（直流电）。
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5.3 铝电解中的电能消耗与电能效率
电能效率：理论电耗与实际电耗之比 铝工业中节电的意义和潜力 根据理论计算，生产每吨铝只需要直流 电能6320kW· h。但是在工业上生产每吨铝 需要直流电能13500- 14000kW· h。 电能效率＝40～60％
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每吨铝实际耗电量用下式计算：
V 3 W实 10 0.3356
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从电解槽中取出的铝液通常含有三类杂质： A、金属杂质； B、非金属固态夹杂物：氧化铝、炭、 碳化铝； C、气态夹杂物：H2、CO2、CO、CH4、 N2。其中最主要的是H2。 在1000℃，100g工业原铝大约溶解氢气 0.2-0.4cm3。 铝液中的氢有两种形态：原子氢和气态氢。 前者溶解在铝液中，后者吸附在固态夹杂 物颗粒上。
氧化铝的质量分数/% 2-4 添加剂质量分数/% CaF2 6 电解质水平/cm 20-22 铝液水平/ cm 12-15 效应系数/（次· （槽· 日）-1） 1.0 电流效率/% >90 铝产量/(kg·（槽· 日）-1） 2030 电耗率/（kW· h· t-1) 13000
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6、铝精炼
6.1铝的纯度分类
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惰性阳极(inert anode)
采用碳素阳极时电极反应式：
2Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2理论分解电压1.18v
缺点：能耗高(耗电、耗优质碳)、污染
采用惰性阳极时的电极反应：
Al2O3 = 2Al+1.5O2
理论分解电压2.21V
降低阳极过电压（0.4～0.6V降到0.3V） 减小极距（4～5cm降到3cm）
kW h/t铝
式中 V— 电解槽的总平均电压； — 电 流效率 节电途径 （1）提高电流效率 （2）降低平均电压
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现代工业铝电解槽的技术参数和生产指标（280kA预焙槽） 阳极电流密度/（A· cm-2) 0.70 槽电压/V 4.0-4.1 温度/℃ 945-960 极距/cm 4.0 物质的量比 2.0-2.4
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6.2 铝液净化
往铝液中通入惰性气体(如氮气)或活性 气体(氯气)，可使铝液中的固态夹杂物 吸附在气泡上，并随气泡上升至铝液表 面,最后在过滤层中分离。 净化方法： 在低温（刚刚熔点以上）长时间静止或 通入氮气加以搅拌，清除氢。 通入氯气，与铝反应生成氯化铝气泡。 比氮气效果好。
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6.3 三层液电解法制取精铝
优点
节省成本
阳极制造需要油焦→降低生产成本 阳极不需要经常更换→降低操作成本
保护环境（副产品为O2）
惰性电极结合低温电解技术(low temperature aluminum electrolysis)、新型电解槽结构是未来铝电解发展方向
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6.4 偏析法制取精铝
基本原理： 当原铝从熔融状态下徐缓冷却，到达其 初晶点时，结晶析出纯度很高的铝粒， 然后将此种铝粒跟剩余的铝液分离，便 得到所要求的偏析法产物，可从99.8%的 原铝中提取到纯度为99.95%的铝, 其提 取率为5-10%。 法国彼施涅公司的偏析法原理图 优点：产量大、能耗低、成本低； 缺点：纯度低
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6.5 区域熔炼法制取高纯铝
基本原理:
在铝的凝固过程中,杂质在固相中的溶解 度小于在熔融金属中的溶解度,因此, 当 金属凝固时, 大部分杂质将汇聚在熔区 内.如果逐渐移动熔区, 则杂质会跟着转 移,最后富集在试样的尾部. 分离效果取决于元素的分配系数(固相浓 度/液相浓度)
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分配系数: 指杂质元素在固相中和在液 相中的质量分配比率。 分配系数小于1的杂质元素在区域熔炼中 富集在试样的尾部；分配系数大于1的杂 质元素在区域熔炼中富集在试样的头部； 分配系数等于1的杂质元素在区域熔炼中 难以分离。 纯度达99.99995%; 金属杂质的质量分数 不高于0.5×10-6