聚合氯化铝的生产工艺 一、原料 生产聚合氯化铝的原料主要有两大类：一类是含铝矿物，包括铝土矿(三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石)、粘土、高岭土、明矾石等；另一类是其它含铝原料，包括金属铝、废铝屑、灰铝、氢氧化铝、三氯化铝、煤矸石、粉煤灰等。只有以铝锭、铝屑、氢氧化铝为原料和以硫酸铝，二氯化铝为原料才能生产出较纯的聚合氯化铝产品。 我国生产聚合氯化铝所采用原料主要为因地制宜地开发利用自身的矿物资源。我国聚合氯化铝生产的起步源于以铝灰作原料。由于铝灰原料成本低廉，生产工艺简练，其生产工艺七十年代在我国迅速普及。但铝灰生产的聚合氯化铝产品杂质较多，八十年代后已不再用于自来水的净化。八十年代初，聚合氯化铝的生产原料主要采用粘土矿、高岭土矿和铝土矿生产出的聚合氯化铝产品，除铁以外，其它的指标可达到国外先进水平。但由于渣量较大，外观较差，加上我国铝业的迅速发展，九十年代初，我国聚合氯化铝生产所用原料已逐步转向氢氧化铝。此外，也有部分生产厂使用氯化铝和金属铝等为原料。 由于国内合成盐酸含铁量高于日本等国，所以生产出的聚合氯化铝外观色泽偏黄。 二、生产工艺 聚合氯化铝的制法很多，按生产工艺可分为酸法、减法、中和法、热解法、加压反应法、混凝胶法、电渗析法、电解法等。固体聚合氯化铝是将液体聚合氯化铝用喷雾干燥或滚筒干燥得到的，喷雾干燥是比较理想的干燥方式，适于大规模生产，而生产规模较小的生产企业采用滚筒干燥也是可行的。 目前我国生产聚合氯化铝的方法主要有金属铝(包括铝灰、铅渣)法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝(包括铝矾土、煤矸石等)法、结晶氯化铝法等。 1．金属铝法 所用原料主要是铝加工的下脚料铝屑、铝灰和铝渣等。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法三种。 目前，我国以金属铝为原料生产聚合氯化铝的厂家大多采用酸法生产。 (1)酸法 酸法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便的优点，但溶液中的杂质含量偏高，尤其是重金属元素含量通常容易超标，产品质量不稳定，设备腐蚀严重。 (2)碱法 碱法生产工艺则难度较高，设备投资较大，由于用碱量大，还要大量盐酸中和至pH= 4-5，成本较高，其应用受到一定限制。 (3)中和法 中和法的特点是综合了酸法和碱法两者的优点。中和法的关键在于合成聚合氯化铝时，铝酸钠和三氯化铝溶液之间的配比必须严格控制，使盐基度达到标准要求。盐基度是否合格，是决定产品质量的一个重要指标。而且在合成时必须进行剧烈地搅拌。 以铝灰为原料生产聚合氯化铝的几种方法的主要技术经济指标如表1所示。 2．氢氧化铝法 所用原料主要是拜尔法炼铝过程中的活性氢氧化铝。生产中采用过量的活性氢氧化铝和盐酸，在较高温度(50-180℃)和压力(0．5MPa)下反应制得盐基度为41.6-48.6％的液体聚合氯化铝产品，然后经浓缩、烘干即得固体聚合氯化铝产品。 此法生产工艺过程较简单，反应条件也较苛刻，对设备要求较高，腐蚀性强，一般市售搪玻璃反应釜都难以适应，生产中要确保产品质量颇为不易。 以氢氧化铝为原料生产PAG产品的主要技术指标如表2。 3．三氧化二铝法 主要原料为三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。此工艺的第一步是得到结晶氯化铝，第二步是通过热
230KA导流结构电解槽混合料焙烧启动操作规程 1目的及范围 通过煅后焦、石墨粉混合料焙烧，烘干炉体，烧结阴极炭缝，熔化导流沟内的电解质，将炉底加热到接近生产温度后，采用湿法效应启动，熔化冰晶石等装炉原料，形成铝电解生产必须的液态电解质，同时进一步加热炉内衬，清除杂物。 适用于230KA导流结构电解槽采用煅后焦、石墨粉混合料焙烧启动的具体操作和管理要求。 2作业人员：值班长、电解工、天车吸出工、计测工、调度人员 3使用工具、原料 3.1 装炉使用的工器具、原料：扫把、风管、天车、专用筛格、刮板、直尺、扳手、软连接（1套）、分流片(1套)、石棉板、风动扳手、绝缘板（4块）、绝缘套管（8根）、热电偶及保护套管（2套）、炉盖（1套）、煅后焦、石墨粉混合料（0.4吨）、阳极（32块）、电解质块（6吨）、冰晶石（3吨）、碱（1.0吨）、氟化钙（0.5吨） 3.2 焙烧期间使用的原材料：碱（1吨） 3.3 启动使用的工器具、原料：天车、抬包、电解质液（14吨）、铝液（13吨）、碱（1.0吨）、氟化钙（0.5吨）、冰晶石（3吨）、氧化铝（12吨） 4 准备作业 4.1 煅后焦、石墨粉的准备 用筛子对煅后焦、石墨粉进行筛分，将粒度在5mm以下的煅后焦与石墨粉原则上按重量比6：4的比例进行充分混合，配备0.4吨左右的混合料。 4.2 预先对阳极导杆和槽上压接面进行抛光，同时对分流片的压接面进行抛光处理。 4.3 使用扫把等工具将电解槽阴极炭块表面清扫干净，再用风管将阴极表面吹干净。
4.4 用冰晶石填充电解槽内的沟槽与阴极面平齐。 4.5 铺设混合料、安装阳极 4.5.1 首先挂好A16处的阳极，确定阳极正投影位置，将专用筛格沿投影线摆好，要求筛格安放平整。将混合料倒入筛格内，用刮板在筛格内来回刮混合料，使其沿筛眼漏至阴极面，待填满所有筛眼后，取出专用筛格。沿阴极混合料处安放，在A、B两侧依次铺设混合料。 4.5.2 铺设混合料后，安装阳极，装好卡具，但不拧紧，使阳极完全靠自重与混合料接触。在阳极中缝、间缝铺设10mm厚的石棉板。 4.6 安装软连接 4.6.1 安装软连接前确认软连接完好，无断裂情况。 4.6.2 用风动抛光机打磨软连接的接触面。 4.6.3 用风动抛光机打磨与软连接接触处的铝导杆和阳极水平母线，将软连接的两端分别与铝导杆和阳极水平母线连接。（如图1所示） 4.6.4 安装软连接必须使软连接与母线、导杆连接的螺帽扭紧，通电前进行最后确认（复紧）。
400KA预焙阳极电解槽 焙烧启动突发事件应急预案 一、编制目的 为了确保电解槽焙烧启动工作的顺利进行，预防焙烧启动过程中发生紧急事件，强化紧急事件发生后的应急处置能力，杜绝人身伤害事故和将紧急事件损失降到最低，特制定本预案。 二、组织机构及职责 （一）组织机构 1、应急抢险领导小组 组长： 副组长： 成员单位：各区域、科室主管 2、领导小组下设办公室，办公室设在公司调度室 3、对外联系方式： 公司生产安全部联系方式： 调度室电话： 火警电话：119 急救电话：120 供电整流所电话： （二）领导小组职责 1、组长负责紧急事件发生后的现场总指挥和其它应急方案的制
定、实施及对外协调。 2、副组长负责分管职责范围内相关紧急事件的预防和紧急事件发生后协助组长指挥分管人员实施现场救援工作。 3、安全环保办负责各项工作的安全监护工作。 4、综合管理科负责应急后勤保障及信息发布工作。负责所需应急物资的准备、供应和日常监督，包括应急防护用品的供应。 5、生产指挥中心、负责应急安全区域的划定、与公司内部相关单位的联络、及时通知相关领导、传达应急指令和电解槽焙烧启动期间出现特殊情况时对区域的指导。 6、电解区域负责电解槽焙烧启动期间的管理和异常状态的监控、紧急事件的预防与及时报告、紧急事件发生初期的自救、按照应急指令配合抢险救援及救援结束后的现场清理、配合事件调查等工作。组织出铝人员配合电解槽抽灌铝液、电解质等工作。 7、维检区按照应急指令组织相关人员配合应急抢险救援。（三）应急处理原则 1、以人为本，安全第一，最大程度地预防和减少紧急事件造成的人员伤害。 2、避免由于突发事件发生造成的环境污染和设备事故。 3、用最短时间抢修设备、恢复生产，争取损失最小。 三、紧急事件报告、现场救援程序和办法 人员伤害事故报告： 事故发生后，如有人员伤害，事故单位应按《工伤事故报告和
电解铝工艺流程 电解铝就是通过电解得到的铝，现代金属铝的生产主要采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。生产工艺流程如图1所示。 1. 铝电解工艺 直流电通入电解槽，电解槽温度控制在940-960℃，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以炭素体作为阳极，铝液做为阴极，使溶解于电解质中的氧化铝在槽内的阴、阳两极发生电化学反应。在阴极电解析出金属铝，在阳极电解析出和气体。铝液定期用真空抬包析出，经过净化澄清后，浇铸成商品铝锭。阳极气体经净化后，废气排空，回收的氟化物等返回电解槽。 电解铝的主要设备是电解槽，现代铝工业主要有两种形式的槽式分别为自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽。以下为两种槽的比较：
图一：两种类型电解槽的比较 目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度很大，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。从铝电解槽的发展来看，目前电流强度达到17-22KA 的大型化各类阳极电解槽，产铝量为1200-1500Kg/d，电能消耗降低到13.5KW*H。下图为一种铝电解槽参数 图二：一种铝电解槽配置图 2. 电解烟气干法净化 2.1干法净化原理 干法净化就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的净化过程。具有吸附作用的物质称吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。铝电
解含氟烟气的干法净化使用电解铝生产用的氧化铝，作为吸附剂吸附烟气中的氟化氢等大气污染物来完成对烟气的净化。氧化铝对氟化氢的吸附过程分三个步骤： （1）氟化氢在气相中不断扩散，通过氧化铝表面气膜到达氧化铝表面。 （2）氟化氢受氧化铝离子极化的化学键力的作用，形成化学吸附。 （3）被吸附的氟化氢和氧化铝发生化学反应，生成表面化合物―氟化铝。氟化氢的吸附率可达98%~99%，沥青烟的吸附率在95%以上。载有氟和沥青烟的氧化铝由布袋除尘器分离后供电解使用。回收的氟返回电解槽可补充电解生产过程中损失的氟元素，沥青焦油返槽后可逐步被烧掉。 2.2干法净化工艺流程 图3干法净化工艺流程图 干法净化工艺流程包括电解槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风等五个部分，如图3所示。 （1）电解槽集气。电解槽散发的烟气呈无组织扩散状态，为了有效地控制污染，必须对电解槽进行密封。收集的烟气通过电解槽的排烟支管汇到电解厂房外的排烟总管，然后送往净化系统集中处理。
科技信息 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ2013年第9期1焙烧分流方法简介 根据Hale 在1989年的研究，电解槽的使用寿命取决于图1所示 的几个影响因素，其中焙烧启动的影响权重均达到25%，超过材料 （10%）、设计（20%）和筑炉工艺（20%）。 图1 焦粒焙烧方法中，分流器的设计和运作是一项非常重要的工作。 现代化大型预焙槽的电流强度已发展到350kA 以上，通电焙烧诸如 此类大型槽时采用逐级分流措施是必要的。分流效果的好坏直接影响 到电解槽的寿命。 在生产实际中各生产企业在制作分流器时，一般都是就地取材， 根据自己或其他企业的经验确定分流器的组数、每组分流器的分流片 数量及大小，甚至有时是象征性地简单将几块分流片焊接到阳极钢爪 上，根本达不到分流量要求。 由于没有手段测量每片分流片上流过的电流大小，以及在焙烧升 温过程中电阻床和分流片本身电阻的变化，从开始到完全拆卸分流 器，真正进行焙烧的电流是多大，焙烧功率是多少，无从得知。 目前国内大部分铝厂都采用手动控制预安装分流片分流的方式。 使用自动分流装置实现对电解槽焙烧启动时电流的自动控制和 可视量化控制具有深远的意义。将带来不可估量的经济效益，它将推 动电解铝产业的发展。 2北方工业大学自动分流控制系统简介 北方工业大学自行研制开发的自动分流系统能实现铝电解槽焙 烧启动过程中对电流的精确控制。其特点如下： 1）焙烧装置能有效控制焙烧温度及其变化速度 2）焙烧控制系统由分流开关装置、控制器和分流器组成。分流装 置安装在待焙烧电解槽的下一台槽的立柱母线旁边或者上边，焙烧电 解槽通过分流器将其水平母线与分流开关连接；分流开关和分流器的 数量与电解槽的立柱母线数量相同。 3）每个分流器保证能够控制每片分流片的独立闭合和断开。 4）分流器上的分流量（电解槽中通过的焙烧电流大小）由一个统 一的系统来控制，利用控制分流器上电流的大小来实现控制焙烧温 度。 5）实时测量电解槽底阴极炭块表面焙烧温度的变化，使槽底表面 温度均匀，温度测量精度±5℃，保证控制精度±10℃。 6）提供的控制系统操作界面能自定义焙烧曲线，设定不同阶段焙 烧升温速度。 7）控制系统监控界面能实时显示每台分流器的工作情况，电解槽 的焙烧电流、焙烧温度、电压、焙烧功率等多条曲线。 8）能测量阳极电流分布数据，并在系统中实时显示电流分布曲线， 显示电流分布偏差，避免焙烧电流局部集中，造成局部过热。 9）控制系统采用先进的控制策略，在保证满足焙烧控制需求的同 时，实现分流开关通断次数的均匀分配。 10）控制系统具有相应的自诊断功能，能保证设备的正常工作。 11）监控软件具有重要参数实时备份功能。 图23启动实践介绍从2012年2月23日上午11时起，至2012年2月26日止，青铜峡铝业公司电解二部9210号槽成功启动，期间由北方工业大学提供的自动分流系统装置运行正常，设备分流达到了预想的效果。线性，准确，正确的实现了对9210号电解槽的焙烧启动分流控制。其设备数据库完整记录了10087条温度数据信息。按照铝业公司提供的相关数据要求，实现了对经验曲线的良好跟随。同时，经过本次启动实践，证明了自动分流控制系统能很好替代传统的分流片人工分流装置，实现对电解槽的自动化控制。经验曲线的选择：根据青铜峡铝业公司电解二部相关工作人员的技术经验和技术要求，对9210号电解槽设定如下的经验曲线（图3）：图3图4３５０ＫＡ铝电解槽焙烧启动新方法研究 范康平铁军王晓纯 （北方工业大学，中国北京100144） 【摘要】全面总结青铜峡铝业公司电解二部9210号槽的启动实践。本次启动通过运用北方工业大学大学开发的自动分流控制系统，在部分保留传统分流片的基础上进行了启动实践，达到了预期的效果。 【关键词】自动分流系统；分流片；焦粒焙 烧 ○电力与能源○404
铝电解槽废弃固体材料的综合利用 一、废旧阴极炭块的无毒化处理及综合利用 1、前言 2014 年我国原铝产量约2400万t（见表1），预计2015年全国电解铝产量将超过3000t，原铝产量连续11年居世界第一位。我国铝电解工业的技术装备水平已经进入世界先进行列，300KA、400KA、500KA系列大型铝电解系列已逐渐成为我国的主流电解槽，其经济技术指标也达到国际先进水平。 但我国的电解槽寿命与国外先进水平还有一定的差距。我国电解槽寿命一般在5～6年，而国外可以达到7～8年。铝电解槽在使用一段时间之后就要进行停槽大修。电解槽停槽后于槽钢壳中取出的废旧阴极炭块是铝电解过程中产生的数量巨大的固体废料，目前，我国在铝电解生产过程中产生的废旧阴极碳块大多采用堆存或填埋处理，而废旧阴极炭块是含氟量极高的危险废弃物，又由于废旧阴极炭块常含有少量的氰化物，这些氟化物和氰化物对环境将造成非常不好的影响，因此需要进行无害化处理。 通常情况下，每生产1t原铝约产生10～15kg废旧阴极炭块。照料此推算，目前我国每年将产生约22万t的废旧炭阴极，相当于每年丢弃电解质6万t，丢弃能源材料阴极炭7万t，同时有约3万t有害氟化物和约450t剧毒氰化物威胁着电解铝厂当地的生态环境，既浪费了价格不菲的电解质和阴极炭，又带来了严重的环境污染问题。如果加以利用，变废为宝，既能保护环境，又可以解决资源问题，符合我国可持续发展战略的要求。 表1：2014年1～12月我国主要地区原铝产量统计表 我国主要地区铝电解产生固体废料统计表 我国主要地区铝电解槽大修需用侧部异型炭块统计表
2、废旧阴极的组成与结构 1)废旧阴极中电解质的组成： 通过对铝电解槽废旧阴极炭块进行物相分析，得到废旧阴极的具体组成为（见表2）: 炭（C），冰晶石（Na3AlF6）、氧化铝(α-Al2O3，β-Al2O3) 、氟化钠(NaF) 、氟化钙( CaF2) 等，而跟据电解槽的部位不同，各组分的含量又存有差异。
焙烧生产工艺技术操作规程 1 目的范围：焙烧是通过对焙烧温度和负压的控制，按工艺标准和要求移动火焰系统，以及对焙烧系统和控制系统的监视和调整，使阳极焙烧生块按一定的标准升温曲线进行焙烧的间接加热过程，阳极达到使用要求。主要由焙烧炉系统及辅助系统组成。 2技术条件 2.1装炉 2.1.1 炉室温度不大于60oC。 2.1.2炉底料厚度60-100 ㎜，层间料厚度30㎜，覆盖料厚度大于550㎜。 2.1.3每炉箱卧装6层，每层3块。块距炉墙不小于40㎜。 2.1.4填充料粒度2－８㎜，不允许有大于15㎜的结块。 2.2温度控制 2.2.1 采用煤气加热，煤气温度5－25°C。 2.2.2 高温炉室火道温度1170--1250°C，制品温度1050--1100°C，升温误差：800以下±20°C，800--1200
±30°C，升温超出误差时应在20分钟内调整到正常。 2.2.3 测制品温度的热电偶应插在炉箱尾端正中位置，插入深度为1200㎜。 2.3 负压 燃烧嘴处：1--5 Pa 火道：100—150Pa 烟斗：600—1000Pa 排烟机入口：大于2.5Kpa 2.4 升温曲线 5室运转180小时升温曲线 阶段温度区间（°C）需用时间（小时） 1 150--500 36 2 500--800 36 3 800--1000 36 4 1000--1200 24 5 1200 48 合计 180
6室运转240小时升温曲线 阶段温度区间（°C）需用时间（小时） 1 150--450 40 2 450--600 40 3 600--760 40 4 760--1000 40 5 1000--1200 32 6 1200 48 合计 240 8室运转256小时升温曲线 阶段温度区间（°C）需用时间（小时） 1 150--360 32 2 360--540 64 3 540--650 32 4 650--780 32 5 780--960 32
大型预焙铝电解槽焙烧的过程控制与方法 https://www.doczj.com/doc/c11982530.html,来源：铝博士2013-03-06 15:33 阅读次：86 信息来源：全球铝业网更多信息请参考https://www.doczj.com/doc/c11982530.html, 摘要：简述了大型预焙铝电解槽两种焙烧启动的技术方法特点及控制过程，谈到了两种焙烧方法中的优缺点和具体操作步骤。 简述了大型预焙铝电解槽两种焙烧启动的技术方法特点及控制过程，谈到了两种焙烧方法中的优缺点和具体操作步骤，干法启动及湿法启动的工艺技术对比，分析了焙烧预热启动时影响铝电解槽寿命的诸多因素，在焙烧预热启动过程中所采取的预焙铝电解槽早期破损的措施。 关键词：电解槽；铝液焙烧；焦粒焙烧；干法启动；湿法启动 1 概述 现代大型预焙铝电解槽的焙烧启动，国内近几年新建电解铝厂大多采用铝液焙烧启动和焦粒焙烧启动两种方法，尤其是焦粒焙烧启动，目前更是各新建电解铝厂广泛使用的焙烧预热工艺技术，它较铝液焙烧启动预热时间短、温度梯度不大，可弥补槽内衬及材料质量问题的缺陷等优点，但是，也有它的不足之处，那就是较铝液焙烧启动操作复杂，技术条件要求高，阴极电流分布不均匀，电解质含碳量过高，能耗增加。还有两种焙烧启动方法就是石墨粉焙烧启动技术方法和气体焙烧启动技术方法。前者价格太高，造成费用增加，操作复杂(此法国内仅丹江铝厂在114.5kA铝电解槽的启动中使用过)，后者易氧化碳块，用于启动的设备复杂，操作难度大，所以，这两种方法很少被铝电解生产厂家采用。 铝电解槽的预热焙烧启动是影响槽寿命的重要因素之-，而槽寿命又直接影响到铝电解的生产成本的稳定，尤其是对大型预焙铝电解槽的焙烧启动。但是，无论采用那种技术方法，几乎都难以避免使阴极碳块及内衬产生裂纹或孔隙，可是，不让铝液浸入裂纹和孔隙是可以避免的，焦粒焙烧启动方法就具有这种优点，在白银铝厂应用较早，近年来才在国内新建铝厂及自焙槽改造的预焙槽厂家陆续广泛采用。 2 铝电解槽焙烧启动技术
沸腾炉的工艺操作 沸腾炉的工艺操作并不十分复杂，主要是根据各种测量仪表的指示和观察焙砂质量来进行控制。通过正确的调节，维持炉子的风量、温度、加料量、压力等指标和炉内酸化条件的相对稳定，保证炉子安全运行，产出合格焙砂和烟气。（１）操作要求。 １）要全面掌握炉子的运行情况，包括技术指标、原料、排渣、供风、烟气及系统相关工序运转的大致情况。 ２）要具有对各项指标、各个因素综合分析的能力。炉子的任何一个指标，任何一个因素都是相互影响的，在日常操作中，要学会观察分析，多动脑筋，多做笔记，不断积累经验，确实掌握了解每个指标、每人因素的因果关系，提高自己的分析判断能力。 ３）养成细致入微的工作作风。炉子运行过程中会出现不同的情况，出现问题后，一定要先做全面细致的了解，冷静分析，把问题搞清楚再作处理。一些表面现象、原因可能会有多种多样，如果没有严谨的工作作风，盲目调节，就有可能把小问题搞大，适得其反，甚至把炉子搞垮。 ４）提倡一个“勤”字，做预见性调节。炉子在运行过程中，如果运行发生了变化，基本上事先都要经过一个变化过程，这就是要求操作时一定要勤观察、勤思考、勤分析，找准问题，调节时，动作要求小，要勤调，不怕麻烦，只有这样才
能对炉子做到准确的预见性调节，才能做到万无一失。（２）操作调节诸因素分析。 １）温度。沸腾炉温度的特点是床层温度的均匀性，由于各点温差不大，只要局部条件的变化就可以起到调节整个床层温度的任用。 ①硫的影响。炉内的热量来自硫的燃烧，原料含硫量高，炉温上升快，但当过剩空气不足时生成四氧化三铁黑渣，常伴有硫化亚铁生成，这时投矿量增加，炉温反而会下降。在这种情况下，一旦断料会使炉内氧气过剩，四氧化三铁和硫化亚铁被氧化放热，便会造成高温结疤。硫含量的变化对温度影响很大，可采用调节投矿量的方法进行控制。 ②风量影响。风量的变化也影响炉温的改变，当炉内呈四氧化三铁黑渣时，不要随便减风；；当炉内呈三氧化二铁红渣时，不要随便加风；当炉温骤升时，不要调节风量（生产中多不采取风量控制温度）。 ③冷却介质影响。当炉温高时加水会降低炉温，但它只是将气体显热变成水汽的潜热，并未将热量从炉内移走，从而增加了炉后冷却净化设备的负荷。 ２）炉底压力。沸腾层的阻力大小决定于静止料层的厚度和它的堆积重量，同炉内流速无关，流速高低只能改变炉内沸腾层的孔隙率和膨胀比。但当风量开大时，沸腾层的膨胀比增大，排渣量增大而使炉底压力降低；当增加投矿量时会增
200kA预焙铝电解槽焙烧启动方法实践 摘要：通过对异型阴极在200ka系列焙烧启动工业试验中出现的问题进行分析，找出了一种适合异型阴极在200ka系列的焦粒焙烧启动新方法，有效地解决了异型阴极电解槽在焦粒焙烧启动时出现的冲击电压过高、局部过热、阴极炸裂等问题。 关键词：异型阴极；焦粒焙烧；冲击电压；槽寿命 the roasting practice of 200ka profiled cathode electrolyzer (lanzhou branch of chalco，lanzhou 730060,china)zhang zheng lai abstract: based on the200ka series cathode baking industry test in an analysis of the problems,to find a suitable cathode in 200ka series of coke particle baking and start-up of new methods, to effectively solve the cathode electrolytic tank adopts coke particle roasting starting method appears when the impact voltage too high, local overheating, cathode breakage a series of problems such as. key words:cathode; coke particle baking; impulse voltage; the service life of the cell 中图分类号： tm714 文献标识码： a 文章编号： 前言 近年来，我国多家铝电解企业通过推广应用异型阴极铝电解槽降
氧化铝的主要冶炼工艺介绍 氧化铝的冶炼工艺大致可以分为烧结法、拜耳法和烧结-拜耳联合法等。 一、烧结法 1.1烧结法的基本原理 将铝土矿与一定数量的纯碱、石灰（或者石灰石）、配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时固体铝酸钠便进入溶液，铁酸钠水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。在用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝，经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液经过蒸发后返回配料。 1.2烧结法工艺过程简述 烧结法生产氧化铝有生料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离以及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化分解、氢氧化铝的分离以及洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。 生料浆制备：将铝土矿、石灰（或石灰石）、碱粉、无烟煤以及碳分母液按一定的比例，送入原料磨中磨制成生料浆，经过料浆槽的三次调配成各项指标合格的生料浆，送熟料窑烧结。 熟料烧结：配合格的生料浆送入熟料窑内，在1200℃-1300℃的高温下发生一系列的物理化学变化，主要生产使氧化硅和石灰化合成不溶于水的熟料。熟料窑烧结过程通常在熟料窑（回转窑）内进行，氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝和纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，并且烧至部分熔融，冷却后成外观为黑灰色的颗粒状物料即熟料。 熟料溶出：熟料经过破碎达到要求的粒度后，用稀碱溶液（生产上称调整液），在湿磨内进行粉碎性溶出，有用成分氧化铝和氧化钠进入溶液，成为铝酸钠溶液，而杂质铁和硅则进入赤泥。 赤泥分离和洗涤：为了减少溶出过程中的化学损失，赤泥和铝酸钠溶液必须快速分离，为了回收赤泥附液中所带走的有用成分氧化铝和氧化钠，将赤泥进行多次反向洗涤再排入堆场。
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）。 图1 预焙铝电解槽断面示意图 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 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）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。 1.1.1 槽壳结构 槽壳（即阴极钢壳）为内衬砌体外部的钢壳和加固结构，它不仅是盛装内衬砌体的容器，而且还起着支承电解槽重量，克服内衬材料在高温下产生热应力和化学应力迫使槽壳变形的作用，所以 铝液 阳极炭块 电解质液 下料器 阴极炭块 电解质结壳 耐火与 保温内衬 钢壳 阴极钢棒 集气罩 阳极导杆 氧化铝 覆盖料 图2 预焙铝电解槽三维结构模拟图 图5 铝电解槽的槽壳结构示意图 a —自支撑式（框式）； b —托架式（摇篮式） 图3 我国的一种200kA 预焙铝电解槽（照片） 13 1 2 3 5 7 11 10 8 4 6 15 14 12 16 9
焙烧 焙烧与煅烧是两种常用的化工单元工艺。焙烧是将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷和氧化碳等气流中不加或配加一定的物料，加热至低于炉料的熔点，发生氧化、还原或其他化学变化的单元过程，常用于无机盐工业的原料处理中，其目的是改变物料的化学组成与物理性质，便于下一步处理或制取原料气。煅烧是在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程。两者的共同点是都在低于炉料熔点的高温下进行，不同点前者是原料与空气、氯气等气体以及添加剂发生化学反应，后者是物料发生分解反应，失去结晶水或挥发组分。 烧结也是一种化工单元工艺。烧结与焙烧不同，焙烧在低于固相炉料的熔点下进行反应，而烧结需在高于炉内物料的熔点下进行反应。烧结也与煅烧不同，煅烧是固相物料在高温下的分解过程，而烧结是物料配加还原剂、助熔剂的化学转化过程。烧结、焙烧、煅烧虽然都是高温反应过程，但烧结是在物料熔融状态下的化学转化，这是它与焙烧、煅烧的不同之处。 焙烧 1. 焙烧的分类与工业应用 矿石、精矿在低于熔点的高温下，与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反应，改变其化学组成与物理性质的过程称为焙烧。在无机盐工业中它是矿石处理或产品加工的一种重要方法。 焙烧过程根据反应性质可分为以下六类，每类都有许多实际工业应用。 (1) 氧化焙烧 硫化精矿在低于其熔点的温度下氧化，使矿石中部分或全部的金属硫化物变为氧化物，同时除去易于挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。硫酸生产中硫铁矿的焙烧是最典型的应用实例。硫化铜、硫化锌矿的火法冶炼也用氧化焙烧。 硫铁矿(FeS2)焙烧的反应式为： 4FeS2+11O2＝2Fe2O3+8SO2↑ 3FeS2+8O2＝Fe3O4+6SO2↑ 生成的SO2就是硫酸生产的原料，而矿渣中Fe2O3与Fe3O4都存在，到底那一个比例大，要视焙烧时空气过剩量和炉温等因素而定。一般工厂，空气过剩系数大，含Fe2O3较多；若温度高，空气过剩系数较小，渣成黑色，且残硫高，渣中Fe3O4多。焙烧过程中，矿中所含铝、镁、钙、钡的硫酸盐不分解，而砷、硒等杂质转入气相。 硫化铜(CuS)精矿的焙烧分半氧化焙烧和全氧化焙烧两种，分别除去精矿中部分或全部硫，同时除去部分砷、锑等易挥发杂质。过程为放热反应，通常无需另加燃料。半氧化焙烧用以提高铜的品位，保持形成冰铜所需硫量；全氧化焙烧用于还原熔炼，得到氧化铜。焙烧多用流态化沸腾焙烧炉。 锌精矿中的硫化锌(ZnS)转变为可溶于稀硫酸的氧化锌也用氧化焙烧，温度850～900℃，空气过剩系数～，焙烧后产物中90％以上为可溶于稀硫酸的氧化锌，只有极少量不溶于稀酸的铁酸锌(ZnO·Fe2O3)和硫化锌。 氧化焙烧是钼矿化学加工的主要方法，辉钼矿(MoS2)含钼量大于45％，被粉碎至60～80目，在焙烧炉中于500～550℃下氧化焙烧，生成三氧化钼。三氧化钼是中间产品，可生成多种钼化合物与钼酸盐。 有时，氧化焙烧过程中除加空气外，还加添加剂，矿物与氧气、添加剂共同作用。如铬铁矿化学加工的第一步是纯碱氧化焙烧，工业上广泛采用。原料铬铁矿(要求含 Cr2O335％以上)，在1000～1150℃下氧化焙烧为六价铬：
电解铝工艺 电解铝 - 简介 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。 电解铝 - 工艺流程 电解铝生产过程 铝电解工艺流程：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，既电解。化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑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。其生产工艺流程如下图： 氧化铝氟化盐碳阳极直流电 ↓↓↓↓ ↓ 排出阳极气体------ 电解槽
↑↓↓ 废气←气体净化铝液 ↓↓ 回收氟化物净化澄清 ↓↓↓ 返回电解槽 浇注轧制或铸造 ↓↓ 铝锭线坯或型材 电解铝 - 产业特点 电解铝 世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是CO2，以及以HF气体为主的气-固氟化物等。CO2是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其温室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且会对臭氧层造成不同程度的影响。HF则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。
电解槽焙烧启动要点分析 前言 现在大型预焙槽的焙烧大部分采用焦粒焙烧法，焦粒焙烧相比铝液焙烧可避免铝液对槽内衬材料的冲击，同时电解质提前进入从而阻挡了铝液从炉底及侧部缝隙向外渗透。根据我们在日常的生产当中焙烧启动过程中容易出现的各种问题加以分析总结，分析出其原因并采取合适措施避免类似问题发生，通过对焙烧启动过程中阳极电流分布及电解槽槽电压变化规律研究，从理论上解释其变化原因及变化规律。 1焙烧前准备工作 1.1铺焦粒与挂阳极的要求及影响 电解槽焙烧前要求铺焦粒，对于焦粒的铺设有严格的要求，铺焦所用的焦粒粒度为1～4mm，要求铺焦平整，阳极自然下落后与焦粒充分接触，可用钢板尺检查焦粒与阳极底掌是否接触完全，对于接触面积小的应重新调整阳极导杆位置，尽可能使阳极底掌与阴极碳块接触面积较大。放下阳极后，可将阳极周围焦粒向填充不实的部位塞进去，保证阳极与阴极底掌完全接触。实际铺焦过程中经常容易出现这样的问题，作业人员为保证阳极导杆与阳极大母线之间缝隙较小，铺焦过程中往往将阳极外侧焦粒铺的比内侧稍厚一点，这样阳极碳块放下后阳极导杆向大母线方向倾斜，容易保证阳极导杆与大母线的间隙较小，但这种铺焦方式会为以后的焙烧启动工作带来麻烦，具体表现在由于阳极外侧焦粒较厚，阳极外侧接触好，通电焙烧后外侧电流就比内侧大，外侧发热量多导致冰晶石靠槽帮一侧先熔化，靠中缝侧由于发热量少中间冰晶石熔化速度慢，由于中见熔化差，不具备启动条件造成焙烧时间被迫延长情况发生。然而，由于上述的原因，导致培烧时间的延长。所以，我们根据实际的操作，把以往的这种方式改变为铺焦粒是用纱网式工具，如图： 它的利处就是：当阳极坐放在焦粒层上时，由于阳极底面高低不平一般相差5～10mm,一方面利用小而密集的圆锥焦粒体填充找平阳极底面凹凸；另一方面，阳极局部挤压焦粒层时，由于锥体之间存在较大空间，被挤压的焦粒向周围空间扩散，使阳极底掌其余部分与其它圆锥焦粒体进一步接触，有效的增加了阳极底面与焦粒层的接触面积，从而达到阳极与焦粒层充分接触的目的。
2焙烧氧化工艺 焙烧法是利用高温充气的条件下，使包裹金的硫化矿物分解为多孔的氧化物而使浸染其中的金暴露出来。焙烧法作为难浸金矿的预处理方法已有几十年的历史了。该法对矿石具有较广泛的适应性，操作、维护简单，技术可靠，但由于传统的焙烧处理放出S02, AS203等有毒气体，环境污染严重，因此其应用受到限制。但随着两段焙烧、循环沸腾焙烧、富氧焙烧、固化焙烧、闪速焙烧、微波焙烧等焙烧新工艺的出现，在一定程度上减少了环境污染，提髙了金的回收率，并且投资和生产成本相应降低，从而使焙烧氧化法又成为难浸金矿石预处理优先考虑的方案之一。 焙烧氧化工艺的基本原理 高温条件下，难处理金矿将发生如下主要化学反应： 对于黄铁矿： 3FeS 2+ 8O 2 ====Fe3 3 4 + 6SO 2 ↑ (5) 4FeS 2+ 11O 2 ====2Fe 2 O3 + 8SO 2 ↑ (6) 对于砷黄铁矿，在氧气不足和约450℃时： 3FeAsS==== FeAs 2 + 2FeS + AsS ↑ (7) 12FeAsS + 29O 2====4Fe 3 O 4 + 6As 2 O 3 ↑ + 12SO 2 ↑ (8) 在600℃以上时： 4FeAsS====4FeS + As 4 ↑ (9) As 4+ 3O 2 ==== 2As 2 O 3 ↑ (10) 焙烧氧化工艺技术特点 (1)该工艺处理速度快，适应性强，尤其是对含有机碳的矿石针对性强。 (2)副产品可以回收利用，可以综合回收砷、硫等伴生元素。
(3)在焙烧过程中，能造成硫化矿的“欠烧”或“过烧”，影响金的浸出率。 (4)焙烧过程产生大量的二氧体硫和三氧化二砷等有害气体，收尘系统复杂。 (5)工艺流程长而且复杂，操作参数要求严格，生产调试周期长。 (6)受到硫酸市场的影响和制约，酸价的波动直接影响该工艺的合理性。两段焙烧原则工艺流程见图2。 图2两段焙烧原则工艺流程图 国内外焙烧氧化技术的开发和应用现状 目前最常见的焙烧氧化工艺主要有针对金精矿的两段沸腾焙烧和针对原矿 的固化沸腾焙烧。 对于含相当数量砷的金精矿一般采用两段焙烧工艺，即在400 ~450弋下控制弱氧化焙烧气氛或中性气氛，含砷矿物被氧化生成挥发性的三氧化二砷，同时
几种电解槽焙烧启动工艺的节能分析 焙烧启动在电解铝生产过程中占据着重要角色，对电解铝纯生产而言只是一个“无用功”，不仅要消耗大量能源，而且对环境又造成污染，对企业生产又不能产生直接经济效益，但它是电解生产的前奏，必不可少，特别关键。长期以来大家一直在探讨焙烧启动的方法和效果，对焙烧启动期间的能源消耗和成本控制很少谈起。 一、铝电解槽的焙烧启动 １、就当前的铝电解工业而言，电解槽的正常生产流程分为焙烧、启动和正常生产三个过程。铝电解槽的焙烧即把电解槽由室温状态加热到正常生产状态（９４５－９５５℃）的过程，是电解槽正常生产的前提，也是电解槽实现高效产铝过程的关键时期，对于电解槽的后期管理显得尤为重要。铝电解槽的焙烧目的有： １）焙烧阴极和侧部炭块。通过焙烧阴极炭块和侧部炭块之间的扎固糊进行焦化，使阴极炭块和侧部炭块成为一个整体； ２）排除内衬中含有的水分。因为水分在高温内衬中极易形成气体，如不及时排出，则会在启动期或生产期使内衬产生膨胀，造成内衬漏洞； ３）均匀升高内衬温度。在焙烧过程中使内衬按不同层次、一定梯度均匀升温，以满足正常生产之需要； ４）提高阳极和阴极的温度,以利用下一步的顺利启动。 目前国内外通常使用的焙烧方法有：铝液焙烧、焦粒焙烧和燃料焙烧等。铝液焙烧是电解槽内灌入高温铝液，再通以直流电，利用铝液和阴、阳极炭块在通以直流电的状态下产生的焦耳热来焙烧电解槽；焦粒焙烧是在电解槽的阴极炭块上预先铺设一层焦粒，再坐上阳极，通以直流电，靠焦粒电阻本身产生的焦耳热来焙烧电解槽；燃烧焙烧，是利用燃料系统和温度控制系统的配合，按事先设置好的温度曲线要求，通过燃烧油类或天然气等来加热焙烧电解槽。 ２、铝电解槽的启动 铝电解槽的焙烧结束就是铝电解槽启动的开始，两者完全是一个“无缝”的衔接过程，一般经过２４－４８小时的启动,将步入启动后期管理过程，预示着电解槽缓慢进入正常生产过程。铝电解槽的启动是指使电解槽槽内拥有足量多的液体电解质，以适应电解槽正常生产的需要，目前的启动工艺主要分为干法效应启动、湿法效应启动和湿法无效应启动三种。 干法效应启动，即利用升高槽电压使电解槽发生阳极效应，靠阳极效应产生的热量来熔化冰晶石等物料，使槽内电解质达到一定水平，来满足电解槽正常生产的要求。湿法效应启动，是将其它槽内液体电解质注入待启动的电解槽内，使槽内电解质达到一定水平，此时再利用升高槽电压使槽子发生阳极效应，来逐步熔化槽内物料，使槽子电解质水平达到正常生产的要求。湿法无效应启动，也是将其它槽内液体电解质注入待启动的电解槽内，只是要求有足够多的量，再将槽电压保持稍高于正常生产槽电压，适当保持一段时间来熔化槽内物料，使电解槽逐步进入正常生产。 二、焙烧启动工艺的节能分析 １、焙烧工艺节能分析 具体要分析哪种焙烧工作节能效果更好，其一，这种工艺首先能达到满意的电解槽焙烧效果，完全满足电解槽的启动要求；第二，焙烧时间最短，可以保证
电解槽烟气焙烧装置技术方案 一、电解槽焙烧方法及特点 电解槽焙烧的目的是通过给电解槽逐渐升温,使电解槽阴极内衬中的水分得以烘干,阴极和阳极的温度接近电解槽正常生产温度,电解槽边部的斜坡扎糊和阴极碳块之间的碳缝糊得以焦化和烧结。因此焙烧方法的选择对铝电解槽能否尽快转入生产、尤其是对大型预焙电解槽槽寿命的影响至关重要。我国电解槽通用的焙烧方法主要有3种：铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃料焙烧法。 铝液焙烧法是电解槽焙烧的一种传统方法。其最大优点是简便和烟气量较小。其弊端是灌铝时900℃以上高温的铝液直接接触常温的阴极炭块及扎糊，热冲击引发的热应力会使炭素内衬产生裂纹或层状剥离，以及液体金属可通过炭块内衬的任何一个小裂纹进入阴极内部，并与耐火材料和保温材料发生反应，形成腐蚀空腔，并进一步发展为泄漏，从而引发电解槽出现早期破损和寿命缩短等问题。目前国内外大多数电解铝企业已不再采用此种方法。 焦粒焙烧法是目前我国所有电解铝厂广泛采用的一种焙烧方法。其优点在于：阴极可从常温逐渐升温预热，避免了铝液焙烧法中灌入高温铝液时的瞬间强烈热冲击，且不需要复杂设备、不需要燃料、基本上不存在阴极炭块烧损问题。其最大的缺点在于：升温速度、温度分布均匀性无法有效控制，并且电能耗费量较大。 燃气焙烧法是最近几年出现的新型先进的焙烧方法，国外电解铝企业广泛采用此方法，我国电解铝行业最早在广西平果铝业进行过相关试验，因当时的理论研究和控制技术、装备均不够成熟，最终未能在国内推广。目前行业内正在推广的异型阴极电解槽，因为阴极结构的特殊性，必须采用此种焙烧法才能保证电解槽顺利焙烧启动。燃气焙烧法的优点：1、升温速度可控性好；2、可控制调节电解槽内各点的温度，使温度分布均匀；3、启动后不需要清除焦粒；4、不存在电流分布问题；5、相对于铝液、焦粒焙烧法其更加节能、节约焙烧成本。 郑州经纬科技是行业内高新技术装备专业生产商，郑州经纬科技联合东北大学冯乃祥教授等知名专家团队和行业内多家大型骨干生产企业，合作开发成功的铝电解槽燃气焙烧法——烟气焙烧系列装置，在温度高于300 °C时，各点的温度控制精度可以达到5°C以内。不仅能够满足异型阴极电解槽的焙烧要求，