铝电解知识百问百答课件.docx

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铝电解知识百问百答课件

铝电解知识百问百答

1、工业铝冶炼的主要方法有哪些？

目前我们采用的冶炼方法是什么？

工业铝冶炼的主要方法是化学工业法和冰晶石熔盐电解法。

目前采用的冶炼方法是冰晶石熔盐电解法，也称为霍尔—埃鲁法。

2、铝的主要性质是什么？

铝是一种轻金属，表面呈银白色，比重为2.7g/cm3，是铜的1/3；它的导电性好，大约是铜的60%，仅次于银、金、铜；导热性好，使铁的三倍；它的比热大，是铁的2倍，是铜的3倍；它的熔化热较大。

铝的延展性好，适于各种加工，特别是压力加工；它的腐蚀性好，具有很强的耐蚀性；它溶于盐酸、硫酸和碱液，与冷硝酸不反应，但加热之后则发生剧烈反应。

铝常见化合物主要有氧化铝（AL2O3）、氟化铝（ALF3）、氯化铝（ALCL3）。

3、铝的用途主要有哪些？

由于铝具有很多优良的性质，价格也比较便宜，故其用途甚广。

轻型结构材料

铝及其合金质轻、机械强度高，易加工、耐腐蚀，所以铝及其合金必然成为飞机、汽车、宇宙飞船、火箭、导弹、人造卫星中不可缺少的金属材料，特别是航空工业、汽车制造业和建筑行业。

电气工业材料

由于铝的导电性能优良，因此在电气制造工业中应用越来越广。

此外，它的导热性能好，抗大电流冲击强。

耐腐蚀材料

纯铝在空气中生成致密氧化膜，保护铝基体不至进一步被氧化，所以铝可作为耐腐蚀的设备和管道，也可在钢铁材料表面镀铝和浸铝。

其它方面

铝的导热性能好是铁的三倍，热容量大是铁的二倍，故工业上很多散热的地方用铝，如汽车、火车的散热片，半导体材料散热等；

铝的热中子俘获面小，仅次于铍和锆，所以常用于核反应堆；

高纯铝对光线的反射能力很强，可制造高质量的反射镜、冷汽设备等；

铝是非磁体，可制造罗盘或其它磁性仪器的外壳；

铝在低温环境中机械性能良好，甚至还有所提高，所以在冷冻食品的运输，液化装置等都采用铝制容器；

铝粉可作还原剂，还原贵重金属，也可还原蒸汽压高的活性金属。

铝粉还可制造炸药和烟火，目前使用的铝银浆也是铝粉与清液混合磨制而制造的。

4、铝电解生产原理及工艺流程是什么？

现代铝工业生产，主要采用冰晶石—氧化铝融盐电解法，其基本原理是：

熔融冰晶石作溶剂，氧化铝作为溶质溶解在其中，氟化铝、氟化钙作为添加剂，以碳素材料作为阴阳两极（实际生产中，铝液作为阴极），通入强大的直流电，高温下，在电解槽的两极上进行电化学反应，即电解。

工艺流程图如下所示：

5、氧化铝按照其物理性质可分为哪几种？

氧化铝按照其物理性质，可将其分成砂型、中间型和粉型三种。

6、大型中心下料预焙槽对氧化铝的要求有哪些？

⑴大型中心下料预焙槽要求的是砂状AL2O。

如果不是砂状AL2O3，或是不合格的砂状AL2O，虽能够使用，但要付出效率、电耗和设备、人力方面的代价。

⑵对AL2O质量的要求主要从扩散溶解性、保温和输送性考虑当使用粉状AL2O时，进入槽中的AL2O铺展面过小，不易散开，易在下料点形成沉淀，而侧部因缺料而溶化炉邦，使槽况变坏；如果使用流动性太强的AL2O，极上AL2O的厚度将不能保证，会使槽子散热增大；另外，由于使用风动溜槽和风动下料器，如果AL2O过细时，细粒物料会阻塞定容室排气的过滤筛网。

排气不畅，进入定容室的物料即使在负压下也难以自锁，使定容器失效。

7、理论上每生产一吨铝需要AL2O多少公斤？

实际生产中每生产一吨铝需要多少？

为什么？

生产每吨铝所需的AL2O量，从理论上计算需要1889kg；实际生产中需要1920-1940kg。

因为工业氧化铝中大约含有AL2O398.5%左右；另外在运输和加料过程中，由于尘散损失，故每吨铝所需的工业氧化铝量大约为1920-1940kg。

8、铝电解为什么选用碳素材料作为阴阳两极？

在铝电解生产过程中，高温的具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。

在各种材料中，能够抵抗这种侵蚀性并能良好导电且又价格低廉的是碳素材料，因此铝工业普遍采用碳素材料作为碳阳极和碳阴极。

9、什么是分子比？

冰晶石中NaF与ALF3的分子数之比称为分子比。

10、铝电解质的性质主要指的是什么？

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、挥发性等。

11、根据电解质中NaF与ALF3的分子数之比可将电解质分为哪几种？

目前工业上采用的是哪一种电解质？

根据电解质中NaF与ALF3的分子数之比可将电解质分为碱性（＞3）、中性（=3）和酸性（＜3），目前工业上采用的是酸性电解质。

12、在铝电解生产中，为了改善电解质的性质，通常向电解质中添加的添加剂有哪些？

目前工业上常用的添加剂有氟化铝、氟化钙、氟化镁和氟化锂等

13、工业生产中，电解质的分子比用什么进行调整？

工业生产中，调整电解质的分子比，一般用氟化铝来降低电解质的分子比，用碳酸钠来提高电解质的分子比。

14、氧化铝的作用？

由于它具有较小的吸水性，能够较快地溶解在冰晶石里，进行电解，并能严密的覆盖在阳极碳块上，起到很好的保温作用。

15、添加ALF3应注意什么？

ALF3遇高温易挥发，添加后应立即用氧化铝覆盖。

另ALF3一般是在换极时添加，应加在边部和后四天极的极间缝，加后立即覆盖。

16、工业铝电解槽的发展经历了哪三个阶段？

自1886年发明冰晶石-氧化铝溶盐电解法以来，已经有一百多年了。

在这一百多年中，铝电解的生产技术有了很大的进展。

这主要表现在持续增加电解槽的生产能力方面。

与此相适应，铝电解槽的结构也发生了相应的变化。

在铝工业初期采用小型预焙阳极，这和碳素工业的生产水平相适应。

后来扩大了阳极尺寸借以提高电流强度。

在本世纪二十年代，按照当时铁合金电炉上的连续自焙电极形式，在铝电解槽上装设了连续自焙阳极，采取旁插棒式；在四十年代里，为了简化阳极操作提高机械化程度，又发展了上插式自焙阳极电解槽。

连续自焙阳极的采用，标志着铝电解槽结构型式发展的第二个阶段。

但是自焙阳极有其缺点，首先是它本身所带的粘结剂沥青在槽上焙烧时进行分解，散发有害烟气，使劳动条件恶化，此外它本身的电压降大些。

为克服上述缺点，于是在五十年代中叶，改造了原来的小型预焙槽，使之大型化和现代化，成为新式预焙槽，这标志着铝电解槽发展的第三个阶段。

17、190KA中心下料预焙槽主要包括哪几部分？

190KA中心下料预焙槽构造，主要包括阴极结构、上部结构、母线结构和电气绝缘四部分。

18、阴极结构指的是什么？

电解槽的阴极结构指电解槽的熔池部分，它包括槽壳和槽内衬。

槽壳不仅是盛装内衬砌体的容器，而且还承担着克服内衬材料的高温下产生的热应力和化学应力，约束其内衬不发生较大变形和断裂，它的饿强度与槽内衬寿命的长短有直接关系。

190KA中心下料预焙槽采用强度大，技术成熟的船型槽壳。

槽内衬砌体的结构和尺寸是根据生产工艺要求和现有材料的性能，通过热解析模型计算确定的。

19、中心下料预焙槽上部结构有几个系统？

打壳下料装置、阳极升降机构、实腹板梁与门型立柱、阳极碳块组与卡具、槽密闭排风系统。

20、电解槽的槽周母线指的是什么？

它主要分为哪几部分？

电解槽的槽周母线指从立柱母线根部电流流入点起到下一台槽的该点上，包括阳极母线和导杆在内的所有铸造母线、软带。

主要分为立柱母线、阳极母线、阴极母线及平衡母线、短路口母线四部分。

21、190KA预焙槽母线配置如何？

190KA预焙电解槽的母线配置，采用大面四点进电方式。

槽底有平衡母线，四个立柱母线电流为均等供电，每个立柱母线电流为47500A。

22、190KA预焙电解槽的绝缘部位有哪些？

具体设备绝缘部位是：

⑴为防止接地，在阴极母线-母线墩、槽壳-槽壳支柱、上部结构支烟管-主烟管；槽前空气配管-槽上部结构、端头槽外侧的风格板-厂房地坪等处设有绝缘。

此外还要注意工作平台楼板是否有露出的钢筋头与槽壳或母线相碰。

⑵为隔离交、直流，在马达底座处装有绝缘。

⑶为防止电流旁路电解反应区，在门型立柱-槽壳、炉罩的上下端、阳极导杆-上部结构顶板、打壳气缸安装处底座、打壳锤头杆-集气箱、风格板-支承耳之间也要有绝缘。

⑷在短路口处，为防止一部分电流不从压接面而从压接螺栓通过，故螺栓上也配备了绝缘的套管和垫圈。

23、铝电解槽焙烧、启动的目的是什么？

铝电解槽焙烧、启动的目的一是为了排除砌体水分、加热熔池；

焦化熔池内碳块之间和阴极钢棒的糊料，使阴阳极达到或接近在正常作业温度下的热平衡；二是为了使电解槽的阴极形成一个具有完整性，良好导电（散热性）性、防渗性、和长寿性的整体。

24、铝工业上主要采用的焙烧方法有哪几种？

目前我公司主要采用的是哪一种？

铝工业上主要采用的焙烧方法有四种，它们分别为：

焦粒焙烧法、铝液焙烧法、石墨焙烧法、燃油焙烧法。

目前我公司主要采用焦粒焙烧法进行焙烧。

25、铝电解槽焙烧、启动的工艺流程？

26、何为焦粒焙烧法？

我公司为何要采用该种焙烧法呢？

焦粒焙烧法是在阴极与阳极之间铺设一层焦粒，通电后，利用焦粒、阳极、阴极之间产生的焦耳热来焙烧电解槽。

我公司采用该种焙烧法是因为它有如下优点：

①阴、阳极可以在常温下逐渐升温预热，避免了铝液焙烧法中开始灌入高温液态铝时的强烈热冲击；②焦粒层可以保护阴阳极表面免受氧化；③在使用分流器的情况下，可以控制焙烧速度；④部分热量产生在阴极碳块中，可使阴极内衬得以从内部烘干；⑤如果阴极表面产生了裂缝，则可在启动时被电解质填充而不是铝液。

27、铝工业上，电解槽启动的方法主要有哪几种？

190KA电解槽启动采用的是哪一种？

铝工业上，电解槽启动的方法主要有干法启动和湿法启动两中，其中湿法启动又分为湿法效应启动和湿法无效应启动。

190KA电解槽采用的是湿法无效应启动。

28、什么是干法启动？

干法启动是利用电解槽阴、阳极之间产生的电弧高温将固体冰晶石熔化成液体电解质。

起做法是不断向焙烧好的电解槽的阴、阳极间添加冰晶石，慢慢提升阳极，阳极脱开阴极部分产生强烈电弧，使冰晶石熔化。

当槽内有了适当高度的液体电解质后，可引发阳极效应，加速熔化电解质。

待到有足够高度的液体电解质后，便加入氧化铝熄灭阳极效应，电压保持在6-8V,相持一段时间后，灌入适量铝水，电解槽进入了生产阶段，启动宣告结束。

29、铝电解槽启动的要求和条件是什么？

铝电解槽启动的要求是：

①电解槽中电解质的量、温度、成份达到向正常生产过渡的要求；②电解质不含炭，阳极不长包；③灌入的电解质不允许含有铝。

铝电解槽启动的条件是：

电解槽电压保持在5.5—6.3V；槽温达到1000℃—1030℃；电解质高度在30cm以上，方可进行启动。

30、电解槽启动初期，槽电压如何管理？

电解槽初期由于炉膛未形成，散热量大，槽平均电压可以保持稍高些，启动后1周内保持在4.38-4.45V，1个月内下降至4.25V，第2个月降至4.20V，第三个月下降到接近正常生产需求，保持在4.15V左右，电压调整速度可以根据槽温变化进行。

31、电解槽启动初期为什么要保持较高的分子比？

由于启动初期，炭素内衬选择性吸收NaF，使分子比下降较快，为满足内衬需要，因此分子比必须保持高些，按2.85-2.80保持。

随着启动期的延长可逐步降低分子比，第一个月降至2.75左右，第二个月降至2.6-2.75，第三个月降至2.60-2.50，第四个月降至正常。

32、新启动电解槽的阳极如何进行更换？

更换阳极对电解槽的热平衡，电流分布等方面产生一定程度的干扰，电解槽启动初期由于炉膛未形成，散热量大。

新阳极更换后，导电量分布不均匀，局部温度降低，因此新启槽的阳极更换可以采取对接法，从启动后第12天开始换极，每天更换2组阳极（用1块新极和1块残极进行对接）这样可以减少干扰，缩短新换极的导电时间，现场还可以减少残极存放量。

33、什么是电解槽的二次启动？

电解槽的二次启动指的是电解槽停槽后未经过大修就再次启动。

34、中心下料预焙槽的主要操作有哪些？

中心下料预焙槽的主要操作有：

定时加料NB、槽电阻（电压