2-3铝电解槽结构
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
电解槽2Al2O3(熔融)
电解过程中的反应
在电解过程中，阳极发生的反应是氧 离子失去电子被氧化成氧气，反应方 程式为：4O2- - 4e- = 2O2。
阴极发生的反应是铝离子得到电子被 还原成金属铝，反应方程式为： 4Al3+ + 12e- = 4Al。
电解过程的优化
提高电解效率
降低能耗
通过优化电解槽的设计和操作条件，提高 电流密度和电解质的传质传热性能，从而 提高电解效率。
通过采用先进的电极材料和优化电解槽的 电压和电流分布，降低能耗和减少副反应 的发生。
提高产物纯度
环保与安全
通过控制电解过程的温度、压力和电解质 成分，提高金属铝和氧气的纯度和产物的 质量。
在电解过程中应采取有效的环保措施，减 少废气、废水和废渣的产生，同时应确保 电解槽的安全运行和操作人员的安全。
05 电解槽中2Al2O3(熔融) 的工业应用
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化学合成法
通过化学反应将铝盐和碱反应生成氢 氧化铝，再经过脱水、高温熔融等处 理制得。
03 电解槽中2Al2O3(熔融) 的作用
作为电解质的角色
01
传导电流
熔融的2Al2O3能够传导电流， 使电子在电解过程中得以流动， 从而完成电解反应。
离子传输
Hale Waihona Puke 0203维持电极间电位差
熔融的2Al2O3作为电解质，能 够传输离子，促进电解过程中的 离子交换和迁移。
熔融的2Al2O3能够维持电极间 的电位差，确保电解反应的顺利 进行。
对电流效率的影响
提高电流效率
熔融的2Al2O3作为电解质，能够降低电解过程中的电阻，从 而提高电流效率。
降低能耗
电解冶炼的电解槽结构
阳极的形状和尺寸根据电解槽的类型和工艺要求而 定，一般呈板状或棒状。
阴极
01
阴极的功能是吸引电解质中的阳离子，并将电子传递回电路中 。
02
阴极材料通常为导电性能良好的金属或合金，如钢、镍、铜等
。
阴极的形状和尺寸根据电解槽的类型和工艺要求而定，一般呈
03
板状或棒状。
电解质
01
02
03
电解质在电解过程中起 着传递离子和电子的作 用，是实现电化学反应
属。
氯碱生产
通过电解食盐水生产烧碱、氢 气和氯气。
电镀
利用电解过程在金属表面沉积 所需的金属或合金层，提高其 耐腐蚀性和美观度。
其他领域
电解过程还可应用于化学合成 、污水处理、食品工业等领域
。
02
电解槽的构成
阳极
01
阳极的功能是将直流电能转化为化学能，并传递电 子至电解质中。
02
阳极材料通常为导电性能良好的金属或复合材料， 如铁、铜、钛等。
生产过程中的噪音和振动等对环境的影响。
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温度异常
检查冷却水系统是否正常，电解槽内部是否有局部过 热现象。
气体泄漏
检查电解槽的气体密封是否完好，如有泄漏及时处理 。
电解槽的优化建议
改进电极结构
优化电极形状和尺寸，提高电极的有效面积和电流密度。
提高冷却效果
改进冷却水系统，提高电解槽的散热性能，降低温度波动。
优化电解质成分
根据生产需求调整电解质成分，提高电解效率并降低能耗。
电解槽通常由电极（阳极和阴极）、 电解质、隔膜和外壳等部分组成。
电解槽的种类
按电解质种类分类
按应用领域分类
第一章现代预焙铝电解槽的基本结构
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） 。
阳极导杆 阳极炭块电解质液 铝液 阴极炭块阴极钢棒下料器 集气罩氧化铝覆盖料电解质结壳 钢壳 耐火与保温内衬rrT|i|TITTT图1预焙铝电解槽断面示意图图2预焙铝电解槽三维结构模拟图图3我国的一种200kA 预焙铝电解槽（照片）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）■nnJ10- ］【1 -心L—L J — —J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rM〒■■mT XTI I5 6nu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，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。
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。
电解铝工作原理
电解铝工作原理电解铝是一种常见的金属制备方法，其工作原理基于电解质溶液中的电解过程。
本文将详细介绍电解铝的工作原理，从电解槽结构、电解液组成、电解反应等方面进行阐述。
一、电解槽结构电解铝的工作原理涉及到一个特殊的设备——电解槽。
电解槽通常由钢制槽体和碳质阳极组成。
槽体内部被涂覆一层耐火材料，以承受高温和腐蚀。
阳极则是由碳块制成，通过电极引线与电源相连。
二、电解液组成电解液是电解铝过程中的重要组成部分。
一般情况下，电解液由氟化铝和氯化铝组成，其中氟化铝起到增加电解液的导电性能，而氯化铝则有助于调节电解液的酸碱度。
三、电解反应电解铝的工作原理基于电解液中的电解反应。
在电解槽中，阳极和阴极之间形成电解质溶液。
当外加电流通过电解槽时，阳极上的氧化反应和阴极上的还原反应同时进行。
具体来说，阳极上的氧化反应是氧化铝离子生成氧气和铝离子。
这个反应可以用如下方程式表示：2Al3+ → 6e- + 2Al而阴极上的还原反应是铝离子还原生成铝金属。
这个反应可以用如下方程式表示：6e- + 2Al → 2Al通过这两个反应，电解铝的工作原理实现了从氧化铝到铝金属的转化。
四、工作过程电解铝的工作过程可以分为三个阶段：起始阶段、稳定阶段和终止阶段。
在起始阶段，电解槽中的电解液开始加热，直到达到适宜的温度。
然后，电源开始提供电流，电解反应开始进行。
在稳定阶段，电解槽中的电流和温度保持稳定，铝金属不断在阴极上析出。
最后，在终止阶段，电源停止供电，电解反应结束。
五、应用领域电解铝作为一种重要的金属制备方法，在工业生产中有广泛的应用。
铝是一种轻质、导电性好、耐腐蚀的金属，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
总结：本文详细介绍了电解铝的工作原理，从电解槽结构、电解液组成、电解反应等方面进行了阐述。
电解铝作为一种重要的金属制备方法，在工业生产中具有广泛的应用前景。
通过深入了解电解铝的工作原理，我们可以更好地理解和应用这一技术。
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。
铝电解槽PPT课件
40～ 60
复 杂 (有 焦 化产物) 9 .2
铝冶金设备—融盐电解槽
铝电解槽系列
铝电解槽系列是铝生产的单元,每一个系列都有它 额定的直流电源和电解槽数目, 系列中电解槽串联连接,直流电从整流器之正极经 铝母线送到电解槽的阳极,经电解质和铝液层流过 阴极,然后进入下一台电解槽的阳极,依次类推,从最 后一台电解槽阴极出来的电流,返回整流器的负极,
电解厂房内电解槽的配置方式有纵向排列和横向排 列两种,每一种排列方式又可分为单行排列和双行 排列, 在电解厂房中间设有氧化铝贮仓, 大型槽采用各自的自动加料装置,
铝冶设备—融盐电解槽
2.3.4 未来铝电解槽的改进
目前的铝电解槽尚存在一些问题：生产过程能量利用率较低, 电流效率不太理想,单位产品的投资费用较高,控制污染的设备 费用也很贵, 1 .原有电解槽的改造:阴极材料、阳极材料及槽内衬等的改造, 2. 新型电解槽: Grjotheim的理想槽；该槽具有一系列优点,在双 极性电解槽设计中优先采用了不耗惰阳极和可泄性或可湿润 性的耐热硬质金属阴极,
10.2.3.3 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, 故槽电压较高,
连续式预焙阳极电解槽简图 1-阳极炭块；2-阳极棒；3-阳极母线；4-槽壳； 5-炭块接缝；6-阴极炭块；7-阴极棒；8-保温层
铝冶金设备—融盐电解槽
作业
1 试述融盐电解的原理、特征及适用范围, 2 铝电解槽的类型有哪些 各有何优缺点 3 阳极电流密度对铝电解技术经济指标的影响如何 与哪些因素有关 4 铝母线的配置方式有几种 各适用于哪些槽型, 5 什么叫经济电流密度 其大小如何确定
铝电解槽阴极构造
铝电解槽阴极构造铝电解槽是铝的主要生产设备之一，它是实现铝电解过程的关键部分。
阴极是铝电解槽的重要构造，其功能主要是接收阳极产生的电流，并促进铝的电解反应。
阴极构造在铝电解槽中具有重要的意义。
生动地讲，铝电解槽的阴极就像一个巨大的海绵，能够吸收并转化来自阳极的电流能量。
全面地讲，阴极由多个组件组成，包括材料、形状和附加结构等方面的考虑。
首先，阴极的材料通常采用高纯铝，这是因为高纯度的铝材料具有较好的电导性和耐腐蚀性。
高纯铝能够有效地传导来自阳极的电流，并且能够抵抗铝液的侵蚀，从而延长阴极的使用寿命。
其次，阴极的形状也是设计的重要方面。
常见的阴极形状包括板状、棒状和板卷状等。
板状阴极通常具有大的接触表面积，能够更好地吸收电流。
而棒状和板卷状阴极则具有更好的力学性能和易于安装的特点，便于在铝电解槽中进行调整和更换。
此外，阴极还可以配备一些附加结构来增强其功能。
例如，阴极背面可以设置冷却装置，通过循环水的方式降低阴极温度，保持其稳定。
同时，阴极上也可以添加一层铝液共沸涂层，提高阴极的防腐蚀性能，并加速铝电解反应的进行。
这些构造上的考虑和调整都对铝电解槽的稳定运行具有重要的指导意义。
合理的阴极构造能够提高阴极的导电性、耐腐蚀性和使用寿命，从而提高铝的生产效率和质量。
总之，铝电解槽阴极的构造是铝电解过程中不可或缺的一环。
通过选择合适的材料、形状和附加结构，我们能够有效地提高阴极的功能和性能，促进铝的电解反应的顺利进行。
这样的文章可以为铝电解槽的设计和优化提供有益的指导和借鉴。
铝电解多功能机组的结构组成
铝电解多功能机组的结构组成铝电解多功能机组是一种用于铝的电解过程的设备，它由多个组成部分组成，每个部分都有特定的功能。
本文将详细介绍铝电解多功能机组的结构组成。
1. 电解槽电解槽是铝电解多功能机组的核心部分，它是一个大型的容器，用于容纳电解质溶液和电解过程中产生的铝金属。
电解槽通常由钢板制成，具有一定的耐腐蚀性和热稳定性。
电解槽的内部通常涂有一层耐腐蚀的涂层，以保护钢板不受电解质的腐蚀。
电解槽还配有电解槽搅拌器，以确保电解质溶液的均匀搅拌，促进电解过程的进行。
2. 电极电极是铝电解多功能机组中另一个重要的组成部分，它负责提供电流和收集产生的铝金属。
电极通常由高纯度的碳材料制成，因为碳具有良好的导电性和耐腐蚀性。
在电解过程中，电流通过电极进入电解槽，使电解质中的铝离子还原为铝金属，并在电解槽底部的电极上沉积。
3. 电解质循环系统为了保持电解槽中电解质的稳定性和均匀性，铝电解多功能机组配备了电解质循环系统。
该系统包括电解质搅拌器、电解质泵和电解质冷却器。
电解质搅拌器通过搅拌作用，使电解质溶液均匀混合，防止溶液中的铝离子堆积在电解槽的某一部分。
电解质泵负责将电解质从电解槽中抽出，经过冷却器冷却后再回流到电解槽中，以控制电解槽的温度。
4. 电源系统铝电解多功能机组需要一定的电力供应，以提供电解过程所需的电流。
电源系统通常由变压器、整流器和电解槽之间的电缆组成。
变压器将市电的电压转变为适合电解过程的电压，整流器将交流电转换为直流电，以供应给电解槽中的电极。
5. 控制系统为了实现对铝电解多功能机组的自动控制和监测，该设备配备了一套完善的控制系统。
控制系统通常由计算机、传感器和控制器组成。
计算机通过读取传感器的反馈信号，控制电解槽中的电流、温度和电解质浓度等参数，以确保电解过程的稳定性和效率。
6. 废气处理系统在铝的电解过程中，会产生大量的气体，其中包括二氧化碳和氟化物气体等。
为了减少对环境的污染，铝电解多功能机组配备了废气处理系统。
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。
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
• • • •
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。
电解铝原理
电解铝原理1. 介绍电解铝是一种用电解法生产铝金属的工艺。
它是目前最主要的铝生产方法，占据了全球铝生产的绝大部分。
本文将详细介绍电解铝的原理，包括反应方程、电解槽结构、纯化过程和能耗等方面。
2. 反应方程在电解铝过程中，主要的反应是氧化铝在熔融盐中被还原为金属铝。
具体反应方程如下：阳极（氧化反应）：2O2- → O2 + 4e-阴极（还原反应）：Al3+ + 3e- → Al整体反应：2Al2O3 → 4Al + 3O2可以看出，氧化铝被还原为金属铝，并伴随着氧气的释放。
3. 电解槽结构电解槽是进行电解过程的设备，它通常由钢制外壳和陶瓷内衬构成。
内衬通常采用高温陶瓷材料，如氮化硼陶瓷或碳化硅陶瓷，以承受高温和腐蚀性的熔融盐。
电解槽通常分为阳极和阴极两个区域。
阳极区域是氧化反应发生的地方，而阴极区域是还原反应发生的地方。
阳极和阴极之间通过电解质（熔融盐）进行离子传导。
4. 纯化过程在电解铝过程中，为了提高铝的纯度，通常需要进行纯化处理。
纯化处理主要包括两个步骤：除杂和析氧。
4.1 除杂除杂是指去除铝中的杂质元素，如硅、铜、镁等。
这些杂质元素会降低铝的机械性能和耐腐蚀性能。
除杂通常采用添加剂来实现。
常用的添加剂有氯化钠、氟化钠等。
这些添加剂可以与杂质元素形成易挥发的化合物，在电解过程中随着气体排出。
4.2 析氧析氧是指将熔融盐中溶解的氧气去除，以保证金属铝的纯度。
析氧通常通过在电解槽底部引入纯氧气来实现。
纯氧气会与熔融盐中的氧气反应，形成二氧化碳或二氧化硫等易挥发的化合物，在电解过程中随着气体排出。
5. 能耗电解铝是一种能耗较高的工艺，主要包括两个方面的能耗：电能和热能。
5.1 电能在电解铝过程中，需要通过外部直流电源提供足够的电能。
根据反应方程可知，每生产一吨铝需要消耗约15,000-20,000千瓦时的电能。
5.2 热能在电解槽中，由于阳极和阴极反应产生了大量的热量。
为了控制温度，在电解槽底部通常设置冷却装置，通过循环水或其他冷却介质来带走部分热量。
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。
铝电解质的成份及性质
二、电解质的性质
电解质的性质对铝电解生产十分重要， 了解和掌握电解质的各种性质 ，有助 于指导实际生产条件的控制，改善生产 技术指标提高生产效益，铝电解质的性 质主要指电解质的初晶温度、密度、导 电度、粘度、表面性质、挥发性质。
1.初晶温度
初晶温度是指液体开始变成固态晶体的温度，叫初晶 温度。
5.表面性质
1.表面张力：一般情况下物质的表面层有压缩内部 质量（原子、分子、离子等）的能力，这种力图收 缩表面的的能力叫做物质的表面张力。
2.湿润性：湿润性是表示液体对固体的湿润能力。 固体的表面被 液体湿润的程度可以用湿润“？”表 示，该角度是从接触点处影响液？轮廓曲线的切线 与固体水平面之间的末角。
电解质酸碱度的肉眼鉴别
电解质酸碱度 液体电解质外观
碱性
亮黄色
中性 酸性
橙黄色 樱红色
强酸性
暗红色
电解槽 Al2O3 很硬
中硬 较软
很软
铁钎上凝固电解质外观 固体电解质断面
电解质紫黑色、较厚、 自动裂开、容易脱落
电解质层略厚、致密、 白色
电解质层、致密、白 色
电解质较薄、不脱落、 白色、有时淡黄色
3.导电度
导电度也称为比导电或导电率，是物体导电能力大小 的标志，通常用比电阴（电阻率）的倒数来表示。
影响导电度的因素有以下几条：1、电解质温度的影响。 在正常电解过程中槽内只有海量碳渣时，电解质的导 电率随温度升高而提高，反之，温度降低则导电度下 降，但在生产中不能用提高电解质温度方法来提高导 电度，因为这样提高导电度的效益补偿不了降低电流 效率的损失。2、分子比的影响。电解质分子比低时导 电率降低，分子比高时则导电率高。3、氧化铝浓度的 影响。电解质导电率随氧化铝浓度增加而降低，在加 料之后，电解质内氧化铝浓度增加，使电解质导电率 减小以后随着电解过程的进行，氧化铝浓度逐步降低， 电解质的导电率随着逐步提高。
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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
阳极； • 50年代后大型预焙阳极。
三、电解槽结构
预焙阳极电解槽 • 依加料方式分：边部打壳电解槽、中
很复杂
磁场隆起影 响
轻微
感觉到 感觉到
强烈感觉 到
废气捕集效 率/%
90～95
无
60～70 40～60
气体净化
不复杂(只有 粉尘和废气)
无
复杂(有焦 复杂(有焦 化产物) 化产物)
工时数/h·t-1
6.7
11.2
9.2
• 目前国内外绝大部分电解铝厂 均采用那种电解槽？
中间点式加 料预焙阳极
电解槽
预焙
自焙
不连续式 连续式 旁插棒式 上插棒式
电流/kA
220
120 50～130 50～150
d 阳/A·cm-2 0.7～0.8
0.7 0.7～1.0 0.55～0.7
电耗/kWh·t-1 阳极操作
13000～
16000 简单
160000
150000～ 170000
150000～ 170000
不复杂 复杂