电解铝

环来减少废水的排放
2.固体废物
在铝电解生产过程中，阴极碳素内衬及其 他筑炉材料不可避免地会受到钠、电解质 和铝的侵蚀，吸收大量含氟盐，同时侵蚀 过程中产生的应力作用会使槽变形和内衬 破损。铝电解槽大修时，要全部清除电解 槽内碳素内衬及其他筑炉材料，即形成大 修废渣。
我国电解铝厂的
发展
我国的电解铝厂始建于2O世纪50年代，当 时生产槽型主要为6O kA侧插自焙烧槽， 并且几乎同时也建设了20～30 kA侧插自 焙槽及70 kA上插自焙烧槽。由于生产工艺 落后，大多没有配备烟气净化系统，工作 环境污染严重。9O年代后，由于我国的铝 供应不足， 国家提出优先发展铝工业的方 针政策，促进了铝工业的迅速发展。1999 年，全国120家电解铝厂中有90％以上采 用60 70 kA 自焙阳极电解槽．其技术装备 水平低。能耗高，对周围环境造成的污染 严重。在1999年l2月30日国家经贸委发布 的《淘汰落后生产能力、工艺的产品的目 录(第二批)中，电解铝自焙槽属于淘汰类工 艺，要求2001年1月1日起，各地区、各部 门和有关企业要制定规划，限期坚决淘汰 所有环保不能达标的自焙槽生产工艺与装 备，通过行政管理的手段。推动清洁生产 水平的提高。
我国铝发展中尚未注意的问题 ——土地恢复
电解铝的生产原料为氧化铝，而氧化铝的生产又涉及到铝土矿的开采。在铝土矿的 开采过程中，不可避免的会破坏地表植被，影响土壤的结构，因而占地恢复成为铝 土矿工业可持续发展的一项重要内容，而我国在这一点上几乎是空白。 国际铝协的调查显示，铝土矿开采占地已从1991年的1400hm2增加到1998年的 1591hm2，增加了14％，铝土矿的产量也从52kt/hm2增加到了56．5kt/hm2。 与此同时，制定土地恢复计划的矿点也从1991年的55％增加到90％以上。 1998年的统计资料显示，铝土矿开采地区的原植被类型76％是森林，19％是农牧 用地，2％为灌木。采矿后的土地利用调查显示70％已还原为森林，3％还原为经 济林，17％还原为灌木和农业林，7％用作城市和工业发展，主要用作居住和休闲 用地。在开采的同时，大多数的矿点还留有野生动物通道，进行了野生动植物研究 和监测。例如，在牙买加就建造了“蓝色避难所”以保护当地特有的淡蓝色物种。 另外，国外铝土矿开采企业不仅在生态恢复上做了大量的工作，而且还积极参与社 会福利事业，例如开办学校、提供医疗服务设施、维护地区文化等。所有这些都是 值得我国铝土矿开采企业借鉴的。
电解铝
1 2 3 4 5 6
概念
工艺流程 国内外清洁生产概况 电解铝厂的发展及现状 电解铝行业清洁生产技术
目
录
小结
概念
电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业 生产采用冰晶石 - 氧化铝融盐电解法。熔融冰晶 石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，
铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在
950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化 学反应，既电解。
工艺流程
现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝 作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在 950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。化学反应主 要通过这个方程进行：2Al2O3+3C==4Al+ 3CO2。阳极：2O2ˉ+C4eˉ=CO2↑ 阴极:Al3+3eˉ=Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其 中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳 极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝 液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸 成铝锭或直接加工成线坯.型材等。
现状
随着机械制造业和计算机应用 技术的快速进步，现代铝电解 槽的工艺装备技术向着大容量、 高效节能型的方向发展，以此 降低投资和生产成本。目前我 国铝电解工艺技术已接近或达 到国际先进水平。近几年，国 内投入运行且生产指标较先进 的大容量预焙槽主要有180～ 280 kA及300～350 kA大型 预焙阳极电解槽。电流效率达 94％以上．吨铝直流电耗在13 000～13 400 kwh。采用大容 量高效能的预焙阳极电解槽生 产工艺是2l世纪电解铝技术发 展的主流。
氧化铝输送先进性分析
氧化铝是铝电解厂中贮存输送量最大的原料。随着铝工 业朝着自动化、低成本和低能耗的方向发展，各铝厂对 氧化铝输送技术要求越来越高：一是要求输送设备运行 可靠、造价低、维护费用低；二是自动化程度高；三是 能耗低；四是密闭性好，无泄露。 根据国内外氧化铝输送技术的发展趋势，先进的气力输 送技术将逐步取代小车、天车供料等落后的技术。气力 输送具有配置灵活、密闭性好、输送效率高、运行费用 低、不干扰其它保证工艺运行等优点。浓相输送技术属 气力输送中的静压输送技术，浓相输送在输送过程中不 同于稀相输送，它是直接利用压缩空气的静压能来推动 物料，且物料是以非悬浮态栓状流动，因此要求的风速 低．不存在能量传递和颗粒间的摩擦损失，故能耗、管 壁磨损和氧化铝破损比稀相低。另外，浓相输送还具有 配置灵活、占地面积小和自动化程度高等优点。
小结
铝作为一种可持续利用性极强的金属，在国民生产中占有 举足轻重的地位，但是电解铝生产工艺决定了其必然将对 资源、环境产生巨大影响。在我国电解铝行业发展过程中， 由于在污染治理技术研究方面投入甚少，已造成了严重的 资源浪费和环境污染。节能降耗，减少“三废”排放，铝 土矿开采后的占地恢复将是我国电解铝工业努力的方向。
资源能源利用分析
铝电解生产要消耗大量的电能．素有“电老虎”之称，电耗 占其制造成本的30％一40％。因此，降低电耗，对降低铝锭 的单位制造成本有着重要意义。 采用预焙阳极电解槽的吨铝直流电耗一般在14000 kW·h以 下。预焙阳极电解槽采用自焙阳极电解槽吨铝可节电1 000 kW·h以上。对于大型电解槽的设计，母线的配置十分重要。 采用大面五点进电方式，可大大减少磁场的影响，这将有利 于电解槽的稳定生产，提高电流效率．达到节能的目的。氧 化铝输送采用浓相输送、超浓相输送比稀相输送节省能源； 同时可减少物料的磨损和细化，更有利于提高电解槽各项技 术经济指标，从而达到节能的目的。电解槽内衬采用新型保 温材料，为底部保温、侧部散热型结构：电解槽的槽壳采用 船型槽壳，减少材料的用量，增加刚性．这些都有利于延长 槽的寿命，提高电解各项技术经济指标，降低能耗。
“
方程式
主要通过这个方程进行： 2Al2O3+3C-通电→4Al+3CO2。 阳极：2O2ˉ+C-4eˉ=CO2↑ 阴极:Al3+ +3eˉ=Al
”
国内外清洁生产概况
1.废水处理
国内
主要通过混凝沉淀法 来去除废水中污染物， 采用生产污水闭路循
国外
a. 处理后用于灌溉周 围的植被 b.作为冷却水循环利 用于铝的冷凝，发动 机冷却
电 解 铝 行 业 清 洁 生 产 技 术
ຫໍສະໝຸດ Baidu
工艺技术先 进性分析
电解槽槽型先进性分析 氧化铝输送先进性分析
资源能源利用分析
污染物排放分析
电解槽槽型先进性分析
大型预焙电解槽设计采用筒式定容下料器4点下料， 并两两交错打壳下料。电解生产所用原料（载氟氧化 铝、氟化盐等)通过超浓相输送系统直接送到电解槽的 料箱中，经过定容器按需加入槽中。计算机（槽控机） 根据工艺状况实现自动“按需加料”，实现槽效应报 警及自动下料，使电解质中氧化铝浓度保持在2％～3 ％范围内。减少阳极效应发生次数。及时消除阳极效 应。阳极效应是电解槽产生全氟化碳的原因，效应次 数多、持续时间长、产生的全氟化碳就多。通过优化 槽型和自动控制，可将阳极效应控制在0．08次／ (槽·日)以下，减少温室气体全氟化碳产生量。
产品的治理费用，提高建设项目的环境可靠性与市场竞争 力，并降低建设项目的环境责任风险。
随着国家环保政策的进一步加强，工业大气污染防治由注 重末端控制到注重先进工艺和清洁生产全过程控制，清洁 生产已被证明是优于污染末端控制且需优先考虑的一种环 境战略。高产能、高效能、低物耗的预焙电解槽生产工艺 是清洁生产工艺。采用清洁生产工艺，可减轻建设项目的 末端处理负担，其单位产品排烟量、排污量较小，不仅节 省能源，降低原材料消耗，而且能减少电解烟气单位
目前国内投入运行且生产指标较为先进的大容量预焙槽的槽型155～165 kh、180～280 kA及300～350 kA等多种，其整体技术水平居国际先平。 国内外大型电解铝厂各种槽型综合技术经济指标见下表：
污染物排放分析
大型预焙阳极电解槽采用优化设计．为确保集气效率，在 烟气净化系统中，电解槽排烟管道设计采用等距离、等负 压的等量排烟布置，利于电解槽直接的负压平衡，从而达 到每台电解槽排烟量相等的目的。每台槽的排烟支管上设 置风量调节阀，便于生产操作中打开局部槽罩时加大排烟 量，从而保证高的集气效率．为高效干法净化系统奠定了 基础。在烟气净化系统中，采用n型喷射两级逆流吸 附技术以及对袋式除尘器的改进，使烟气净化系统氟化氢 的净化效率达98．5％，除尘效率达到99％以上，从而减 少烟囱的排氟量和排尘量。