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电解铝ppt

电解铝ppt


一、铝电解的基本知识
图3.1 上世纪60～80年代以前广为使用现仍有少量存在的 侧插阳极棒自焙阳极电解槽
一、铝电解的基本知识
图3.2 上世纪60～80年代广为使用的上插阳极棒 自焙阳极电解槽
在上世纪60～70年代，上插棒自焙阳极电解槽在世界范围内得到了很大发展， 其电解槽的最大电流强度达到了170～180kA。
此外，还有两个重要的辅助环节：
(1) 炭素电极制造 (2) 氟盐生产
二、铝电解生产的基本原理
Anode reaction: 2Al2O2F62- +C → CO2+4AlF3 +4e-
Cathode reaction: AlF63- + 3e- → Al + 6FAlF4- + 3e- → Al + 4F-
二、铝电解生产的基本原理
1 铝电解的电流效率
q= 0.3356It×10-3
式中 q—每台电解槽的铝产量 I—系列电流，A t—电解时间，h

七、铝电解槽电流效率
1.1 铝电解槽电流效率降低的原因
1.二次反应，铝从阴极表面溶解（物理的或化学的）
Al CO2 CO Al2O3
二、铝电解生产的基本原理
一、铝电解的基本知识
Héroult申请专利的铝电解槽简图 1887年的Héroult专利电解槽简图 (1886年4月23日)
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 发明以来发生了很大变化。首先是结构发生了较 大变化,这主要表现在阳极最终由自焙型逐渐演变 为预焙型; 最直观和最重要的变化还当属电解槽 容量(尺寸，电流强度)的变化。
铝电解PPT课件

铝电解PPT课件

❖ Na3AlF6熔体中加入LiF后2AlF5的活度都随着LiF含量的增加而 降低。提高电解质的导电性能，降低电解质的初 晶温度，降低电解质熔体的蒸汽压，降低铝在电 解质中的溶解度。LiF应用在稳定性不好，槽龄较 长，需要增加极距的电解槽时，可能会其得较好 的效果。
❖ 氧化铝中含有少量杂质如SiO2 、 Fe2O3 、TiO2 、CaO、 Na2O等。在电解过程中，比铝更正电型的金属氧化物（ SiO2 、 Fe2O3 、TiO2）将会被电解析出的铝还原成金属 进入铝液，从而污染金属铝，降低质量品级。比铝更负电 性的金属氧化物（CaO、Na2O）则会与冰晶石发生反应 ，从而使电解质成分发生改变而影响电解过程，增大氟盐 的消耗。水分同样也会分解冰晶石，还能生成有害的氟化 氢气体而污染环境，并增加液体铝中的氢含量。
1.3 溶剂——氟化盐
❖ 铝电解生产中用的溶剂氟化盐有冰晶石、氟化铝以及作 为添加剂使用的氟化钙、氟化镁、氟化锂等几种。
（1）冰晶石（Na3AlF6）是氧化铝的溶剂，是组成电解质 的主要成分。现代铝电解工业使用的冰晶石为人工合成 冰晶石。下表为人造冰晶石的质量标准：
等级 不小于
F Al 特级 53 13
铝电解惰性可润湿性阴极
2012.05.19
❖ 1.铝电解概述
❖ 1.1铝电解生产流程 ❖ 1.2 原料——氧化铝（Al2O3） ❖ 1.3 溶剂——氟化盐 ❖ 1.4 预焙阳极 ❖ 1.5 铝电解槽的阴极
❖ 2.惰性可润湿阴极
❖ 2.1 TiB2涂层阴极 ❖ 2.2 TiB2陶瓷阴极 ❖ 2.3TiB2复合阴极
附和机械损失等原因，使冰晶石在生产中有一定
的消耗量，一般情况下，每生产1t铝的冰晶石消
耗为5~15kg。
(2)氟化铝（AlF3)
铝电解教程.ppt

铝电解教程.ppt


• 电解槽排布方式：
• 横向排列 l 纵向排列
单行排列 双行排列
铝电解槽配置图
铝电解槽的母线配置
图4-2-8
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。
• 4.2.4.1 原有电解槽的改造
•
原有电解槽的改造包括阴极材料、阳极材料及槽
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 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，以 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、阳极 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， 沥青配比由粒度组成确定。
化作用，基本上同旁插棒槽。在焦化过程
中，也形成了烧结锥体。阳极棒通过上层
的液体糊，一直插到阳层的
阳极糊来充填，结果生成所谓“二次阳
极”。这对于阳极的质量有一定的影响。
自焙阳极上插棒式电解槽简图
图4-2-5
(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
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。
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。
ã 初期：电流强度为4~8kA的小型预焙阳极电 解槽，产铝量为20~40kg/d；电能消耗为 42kW·h。
《铝电解原理中南》课件

《铝电解原理中南》课件

《铝电解原理中南》PPT 课件
铝电解是一种重要的工业生产技术，本课件将介绍铝电解的基本原理、设备 及工艺、应用领域、发展趋势等内容。
什么是铝电解
铝电解的原材料
铝电解的生产以铝土矿和人造氧化铝为原料， 经一系列的冶炼、熔炼过程得到铝金属。
铝电解的生产过程
铝电解是指将氧化铝熔液经电解反应将铝离子 还原为铝金属的过程。该过程需要高温、高压 环境和大量电能。
铝电解的基本原理
反应方程式
铝电解的反应方程式为 4Al3+ + 6e → 4Al + 3O2， 其中Al3+为铝离子，e为 电。
电化学反应
铝电解是一种氧化还原 反应，在一定的条件下， 由于电子的转移而促进 铝离子被还原成铝金属 的过程。
过程流程
铝电解的过程涉及到许 多环节，包括铝熔炼成 型、铝质块及超重熔盐 的预处理、再生铝生产 等。
铝电解的设备及工艺
1
反应器组成
铝电解的反应器一般由电极、电解
电解槽结构
2
槽、电解质和电解液四个部分组成。
铝电解槽是整个工艺过程中最重要
的部分。目前铝电解槽主要采用氧
化铝电解槽，同时也有人造氧化铝
3
电解液的组成
等电解槽被广泛使用。
铝电解液是决定铝电解的关键因素
之一，其组成包括氟化物、氧化铝、
铝、氯化钠等多种元素，各种元素
铝电解技术的发展方向
未来铝电解技术的发展趋势将更加绿色、环保、高效，以适应社会对资源、环保和节能等方 面的需求。
铝电解技术的发展在国内外 均取得了巨大的突破。中国、 美国、亚洲地区的一些国家 均已开发出一些先进的铝电 解技术，为行业的快速发展 奠定了基础。
结论
第八章铝电解课件

第八章铝电解课件

nFET0 GT0
式中 ET0 —— 化合物的理论分解电压，V； F —— 法拉第常数；F=96487C/mol；
ΔGTo —— 化合物的生成自由能变化，J·mol-1； n —— 电池反应相应的电荷数。
Al2O3的生成自由能和分解电压 [惰性阳极]
2Al（液）+3/2O2= Al2O3（固）
阳极的作用主要有两种：导电和参加电解时 的化学反应。
铝电解槽 预焙阳极电解槽
间断型 连续型 自焙阳极电解槽 上插槽 旁插槽
铝电解用原材料的制备
电解质体系
氧化铝 冰晶石 氟化铝及其它氟化盐
氧化铝
它是一种白色粉状物，熔点为2050℃，沸 点为3000℃，真密度为3.6g/cm3。它不溶 于水，能溶于冰晶石熔体中。铝电解对于 氧化铝的要求，一是它的化学纯度，再就 是其物理性能。
静置法就是在尽可能低的温度下长时间的静止放 置。该法可减少铝液中的氢的含量，因为随着温 度的降低，氢在铝液中的溶解度降低。
也可以往铝液中通入气体，加以搅拌，能够更有 效的清除铝液中的氢。
如果所通气体为氯气不仅可除去氢，还可以除去部分 金属杂质，并吸附固态夹杂物和气态夹杂物使之一并 清除。
铝液连续净化装置图
NaF－AlF3 二元系相图
NaF:AlF3(mol)
3
中性
>3
碱性
<3
酸性
现代冰晶石－氧化铝电解质的组成
电解质的性质
电解质的密度 电解质的熔点 电解质的粘度 电解质的表面张力与湿润性 电解质的电导率
NaF-AlF3二元系
1. 密度（d）。冰晶石 的密度在1000℃下为 2.0957g/cm3。
金属钠的析出
Na+＋e＝Na
铝电解生产原理共46页PPT资料

铝电解生产原理共46页PPT资料

❖ 1854年，德国Bunsen宣称利用炭电极电解 NaCl-AlCl3络合盐得到了金属铝；
❖ 1883年，美国Bradley提出了电解冰晶石-氧化 铝熔盐技术方案，但末获得专利；
❖ 1886年，美国的Hall和法国的Heroult同时申请 了冰晶石-氧化铝熔盐电解法炼铝的专利并获 得批准，这便是我们所称的Hall-Heroult法。一 直至今，世界上所有的铝厂都是使用此种技术。
❖ 2 O2－（络）－4e＋C﹦CO2
❖ CO2被认为是阳极第一反应产物，铝电解的结果只 消耗了Al2O3和C，因此整个电解过程总反应式为：
❖ 16世纪，德国医生兼自然科学历史学家帕拉 塞斯（Parace/sus P.A.T.1949-1541）证实了明 矾是“某种矾土盐”，其中一种成分是一种
❖ 1754年，德国化学家马格拉夫 （Marggraf.A.S.1709-1937）能够分离“矾 土”。这正是帕拉塞斯提到过的那种物质。
❖ 1807年，英国的戴维才把隐藏在明矾中的金属 分离出来，用电解法发现了钾和钠，却没能够 分解氧化铝。即使如此，瑞典的贝采尼乌斯已 为这无法获得的金属取名“铝土”。后来，戴 维又改称它为铝。
❖ 电解铝工艺流程图
四、电解铝基本原理
❖ 目前铝工业中仍然采用熔盐电解法生产铝，其 基本原理：将氧化铝溶解于冰晶石熔体中，接 通直流电，在阳极和阴极上发生电化学反应， 阳极上产生阳极气体，阴极上析出铝。
❖ 电解铝生产铝的过程可以描述为：将固体氧化 铝加入Na3AlF6熔体中，发生化学溶解，生成主 要由Na+、AlxOyF2（2+2y-3x）－、AlF63－、AlF4－以 及F－等离子构成的Na3AlF6-Al2O3熔体；通入直 流电以后，Na3AlF6-Al2O3熔体中的阴、阳离子 在电场力的作用下，分别向阳极和阴极方向迁 移；阴离子到达阳极表面发生电化学反应，失 去电子，生成气态物质；阳极离子到达阴极表 面，发生电化学反应，获得电子，变成铝原子， 从而得到液态铝。
电解铝厂生产流程简介(ppt)

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。
铝电解基础知识培训全解ppt课件.ppt

铝电解基础知识培训全解ppt课件.ppt


导电系数（104•Ω-1•㎝-1）
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℃）
线平均收缩系数（%）
1.7～1.8（650～20℃）
电化当量（g/A•h）
0.3356
（A•h/ g）
2.980
*
*
现代铝工业发展
*
*
铝 电 解 原 理
现代铝工业生产，普遍采用冰晶石---氧化铝融盐电解法。主要生产设备是电解槽。 铝电解原理：以冰晶石---氧化铝熔体为电解质，炭素材料为两极，强大的直流电由阳极导入，经过电解质与铝液层从阴极导出，在两极间发生电化学反应，使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出得到铝液，氧离子则在阳极上放电生成一氧化炭、二氧化碳混合气体的过程。
*
*
铝电解生产中的主要原料
工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过程正常进行是很重要的。通常要求它具有较小的吸水性，能够较快地溶解在熔融电解质里，在加料时飞扬损失少，并能够严密地覆盖在碳阳极上以防止阳极在空气中氧化，同时在凝固的电解质结壳表面上起良好的保温作用。这些物理性能取决于氧化铝晶格的晶型、粒度和几何形状。氧化铝分：砂状、粉状和中间状，其安息角分别为30°～35°，45°和36°～44°。
*
*
三种槽型的特点：
从投资来看:预焙阳极铝电解槽的上部结构和阳极装置比较简单，电解槽本身造价较低，但制造预焙阳极需要额外的阳极成型、阳极焙烧和阳极组装等一整套设备，从而增加的投资较多，这一般适于大型铝电解厂。上插棒自焙阳极铝电解槽上部机构比较复杂，投资较高，侧插棒自焙阳极铝电解槽投资则相对低些。
*
电解铝基础知识二PPT课件

电解铝基础知识二PPT课件


按工作腔 中运动件 的结构特 征
容积式
动力式
回转式
叶轮（透 平）式
喷射泵
单螺杆 双螺杆 罗茨 涡旋 三角转子 液环 滑片 滚动转子 隔膜式 柱塞式 活塞式
滑片式 螺杆式
活塞式 离心式
（四） 压缩机的用途
化学工业：合成氨/尿素，高压聚乙烯； 石油炼制：脱硫，石油裂化催化； 采油： 油田注气； 气体输送：煤气/天然气； 制冷； 空气动力：仪表控制、喷涂
（三）超浓相输送系统原理
氧化铝超浓相输送是利用低压风的能量，在特有的输送设备中， 将粉体物料内充入一定量气体，使粉体物料具有流态化性能（半沸 腾状态）。此时状态就象水一样，具有良好的流动性，在外力的作 用下氧化铝粉就能产生定向移动。
当输送系统水平配置时，推动氧化铝粉作定向移动的外力是氧化 铝料柱的压力，在系统配置中，氧化铝输送装置首端设有一个下料 料柱，这个料柱产生的压力作用在输送系统首端，迫使输送装置中 流态化氧化铝粉定向移动，达到输送的目的。
即带有电压的电气设备。 3、无论高压设备是否带电，工作人员不得移开或越过遮拦进行工作；若
有必要移开遮拦时，应有监护人在场，并符合下表的安全距离：
电压等级 (kv)
安全距离 （m）
10及以下 （13.8）
20、35
66、110
220
330
500
0.70
1.00 1.50 3.00 4.00 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。
按工作原理按工作原理容容积积式式动力式动力式按运动件或按运动件或气流工作特气流工作特气流工作特气流工作特征征离心心式式式离轴流流式式轴旋涡涡式式旋喷射射式喷往复式往复式回转式回转式按工作腔中按工作腔中运动件的结运动件的结构特征构特征活塞式式活塞柱塞式式柱塞隔膜式式隔膜滚动转子子滚动转滑片片滑液环环液三角转子子三角转涡旋旋涡罗茨茨罗双螺杆杆双螺单螺杆杆单螺叶轮透叶轮透平式平式喷射泵泵喷射滑片式螺杆式螺杆式离心式活塞式四四压缩机的用途压缩机的用途??化学工业
电解铝反应原理课件

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
铝电解生产原理PPT幻灯片

铝电解生产原理PPT幻灯片

❖
❖
四、电解铝基本原理
❖
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❖
五、电解铝原材料
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1、直流电
❖
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2、氧化铝
❖
电解生产对氧化铝的要求
❖ ❖
❖ ❖ ❖ ❖
❖
氧化铝质量对电解生产的影响
❖
❖
3、氟化盐
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❖
❖ ❖
❖ 铝由于具有优良的物理性能，所以铝在国民经济各部 门和国防工业中得到了广泛的应用。铝作为轻型结构 材料，重量轻，强度大，陆、海、空各种运载工具， 特别是飞机、导弹、火箭、人造卫星等，均使用大量 的铝，一架超音速飞机的用铝量占其自身重量的70％， 一枚导弹用铝量占其总重量的10％以上。用铝和铝合 金制造的各种车辆，由于重量轻，可以减少能耗，所 节省的能量远远超过炼铝时所消耗的能量。在建筑工 业中用铝合金作房屋的门窗及结构材料，铝具有吸音 性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建 筑室内的天花板等也采用铝，用铝制作太阳能收集器， 可以节省能源。在电力输送方面，铝的用量居首位， 90％的高压电导线是用铝制作的。在食品工业上，从 仓库储槽到罐头盒，以至饮料容器大多用铝制成。在 其他方面，用铝粉作难熔金属(如钼等)的还原剂和作 炼钢过程中的脱氧剂，以及日常生活中的锅、盆、匙 等。
❖ 16世纪，德国医生兼自然科学历史学家帕拉塞斯 （Parace/sus P.A.T.1949-1541）证实了明矾是“某 种矾土盐”，其中一种成分是一种金属氧化物， 后来叫做氧化铝。
❖ 1754年，德国化学家马格拉夫 （Marggraf.A.S.1709-1937）能够分离“矾 土”。这正是帕拉塞斯提到过的那种物质。

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↑

电解铝知识讲座(一章基础知识)剖析课件


电解铝的环保技术
总结词
随着环保意识的提高，电解铝生产的环保问题越 来越受到关注。
总结词
新型的环保技术也在不断涌现，如活性炭吸附、 光触媒等，这些技术可以有效去除电解过程中产 生的有害物质。
详细描述
环保技术包括对电解过程中产生的废气、废水和 固体废弃物的处理和回收。这些技术的合理应用 可以有效减少对环境的污染，同时也可以提高资 源的利用效率。
电解铝的生产工艺流程
原料准备
将氧化铝、冰晶石等原料按照 一定比例混合，制成电解质的
熔融状态。
熔炼
将电解质熔化后，进行精炼和 除杂，确保电解质的纯度和质 量。
电解
将熔融电解质放入电解槽中， 通入直流电后进行电解，在阴 极上析出铝，阳极上产生氧气 。
铝的收集与处理
收集阴极上析出的铝，进行表 面处理和加工，制成各种铝制
预焙阳极装置
用于提供电解过程中的阳极碳块，起到导电和参与反应的作 用。
电解铝设备的维护与保养
01
02
03
定期检查
对电解槽和预焙阳极装置 进行定期检查，确保设备 运行正常。
保养计划
制定并执行设备保养计划 ，如更换磨损部件、清理 电解槽等，以延长设备使 用寿命。
技术升级与改造
根据生产需求和技术进步 ，对电解铝设备进行升级 和改造，提高生产效率和 降低能耗。
电解铝生产中的安全与环保措施
建立健全安全与环保管理制度
配备安全与环保设施
制定严格的操作规程和安全环保规章制度 ，确保操作人员遵守。
在电解铝生产线上配备必要的安全设施和 环保设施，如防护罩、防尘罩、废气处理 装置等。
提高操作人员素质
定期进行安全与环保检查
加强操作人员的安全教育和环保意识培训 ，提高他们的安全意识和环保意识。

电解铝知识讲座(一章基础知识)资料课件

X射线荧光光谱法
利用X射线荧光光谱的原理对电解铝中的元素进行定性和 定量分析。该方法具有无损、快速、准确等优点，但需要 使用大型仪器设备。
原子吸收光谱法
利用原子吸收光谱的原理对电解铝中的元素进行定性和定 量分析。该方法具有快速、准确、灵敏度高等优点，但需 要使用昂贵的仪器设备。
其他检测方法
除上述常用方法外，还有电感耦合等离子体原子发射光谱 法、电感耦合等离子体质谱法等多种检测方法，可根据具 体情况选择使用。
硅含量
其他杂质元素
硅也是电解铝中的杂质元素，其含量应控 制在较低水平，通常要求硅含量不超过 0.2%。
除了上述主要杂质元素外，电解铝中还可 能含有其他微量杂质元素，如钙、镁、钛 等，这些元素的含量也应符合相关标准。
电解铝的质量检测方法
化学分析法
通过化学手段对电解铝进行成分分析，以确定各元素的含 量。该方法具有精度高、准确性好的优点，但操作较为繁 琐。
电解铝的生产技术
电解铝的生产原理
电解铝是通过电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物，利用电解反应将铝离子还原成 铝金属的过程。
电解铝过程中，电流通过熔融的电解质，电子从阳极传递到阴极，铝离子在阴极得 到电子后还原成铝金属。
电解铝技术需要高纯度的氧化铝和低成本的电能，同时还需要添加冰晶石作为助熔 剂，以降低熔融温度和提高电解效率。
2023 WORK SUMMARY
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REPORTING
电解槽
是电解铝生产的核心设 备，一般采用大型预焙 槽，槽体由碳素材料制
成。
阳极装置
包括阳极炭块、钢爪、 钢棒等部分，用于支撑
阳极并传导电流。
阴极装置
由阴极炭块、导电棒等 组成，用于传导电流并
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氧化铝浓度影响（右） (AlF3浓度过量8.5％； 5％CaF2； 电解温度965℃)
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
发明以来发生了很大变化。首先是结构发生了较 大变化,这主要表现在阳极最终由自焙型逐渐演变 为预焙型; 最直观和最重要的变化还当属电解槽 容量(尺寸，电流强度)的变化。
自20世纪70年代后，伴随着计算机技术的发展，
新型商用计算机软件的推出和应用，铝电解槽发 展呈现出突飞猛进的势头。电流强度已由 100~200kA，跃至300~400kA，以至当今最大型铝 电解槽500kA。该电解槽电流效率达95%，单位能 耗为13140kWh/t。相比AP30电解槽，投资下降15%， 制造成本降低10%，劳动生产率提高36%。
平果铝厂
一、铝电解的基本知识
平果320KA铝 电解
抚顺230KA铝电解
一、铝电解的基本知识
贵州铝厂200KA
贵州铝厂烟气净化系统
一、铝电解的基本知识
青海200KA铝 电解槽
伊川300KA铝电解槽
一、铝电解的基本知识
南山300KA铝电解 槽
兰州200KA铝电 解槽
一、铝电解的基本知识 青铜峡200KA铝电解槽
92-93
0.72 40.1 27.7 0.69
92-93
0.733 56.6 40.9 0.723
阴极铝液流速(cm/s)
阴极寿命(d) 阳极净耗(kg/kg)
平均4~5
2500-3000 0.43
最大17
1500-1800 0.44
最大16~17
2000 0.42
一、铝电解的基本知识
国内主要铝厂
一、铝电解的基本知识
1、铝的性质与应用
密度小、导电性好 熔点为660.37℃
万能金属 绿色、低碳、节能、生态
一、铝电解的基本知识
2.1 世界铝资源分布
印度4% 澳大利亚24% 中国6% 牙买加7%
巴西8%
几内亚30%
其他21%
一、铝电解的基本知识
2.2 中国铝资源分布
一、铝电解的基本知识
2.3 中国铝资源情况
1号槽控机
2号槽控机
n号槽控机
电解 பைடு நூலகம்间
1号电解槽
2号电解槽
n号电解槽
铝电解智能模糊控制系统硬件配置图
二、铝电解生产的基本原理
出铝操作（法国300kA槽）
二、铝电解生产的基本原理
1、以预焙槽为主，电流300～500 kA； 2、较低的槽电压和较高的电流效率； 直流电耗13000～13300 kW•h/t-Al； 综合交流电耗～14000 kW•h/t-Al； 3、使用自动控制技术 1）槽电压控制； 2）槽电阻控制： 氧化铝浓度对槽电阻有重大影响，计算机通过槽电阻监控 电解质中氧化铝浓度，从而控制电解槽中的氧化铝浓度。 4、氧化铝浓度得到监测与严格控制，使阳极效应系数大大降低有的达 到0.01 次/槽天以下。 5、低温铝电解
a）温度、过热度；b）电解质分子比；c）添加剂（LiF、CaF2… ）；
d）槽膛形状；
e）极距；
f)电流密度;
g）氧化铝浓度；
极距影响（左） 电解温度981℃; 分子比:2.5;CaF2:5％; MgF2:0.1％;Al2O3:5％; 阳极电流密度:0.82A/cm2; 界面铝液流速:6.8cm/s
一、铝电解的基本知识
图3.3 当代的预焙阳极电解槽
一、铝电解的基本知识
4 国内外铝电解技术现状
表4.1 国外主要槽型的技术指标
公司或铝厂 Alcan Alcoa Becancour Granges ZSNF Ziar Dubal 槽型 P180 A697 AP-18 P86 HAL230 CD200 电流强度(kA) 180 216 180 150 230 200 电流效率(%) 94.5 94.5 94.9 95.4 96.3 94.0 直流电耗 (kWh/t) 14400 13900 13300 13170 13306 14400
槽寿命 (Mo n.)
60-80 70-80 80-100 72 ->65
Lauralco
Aloca Portland
AP-30
A817
319
303
96.0
95.0
13000
13600
72-96
60-72
一、铝电解的基本知识
4 国内外工业铝电解技术现状
参数
电流强度(kA) 日铝产量(kg) 直流电耗(kWh/kg)
一、铝电解的基本知识
3 铝的生产过程
金属铝最初用化学法制取。 1825年丹麦Oersted用钾汞还原无水氯化铝，得到一种 灰色的金属粉末。 1845年德国Wohler把氯化铝气体通过熔融的金属钾表面， 得到金属铝珠 1854年法国Deville用钠代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐， 制取金属铝。当时称铝为“泥土中的银子”。 1855年Deville在巴黎世界博览会上展出了12块小铝锭， 总质量约为1kg。1854年在巴黎附近建成了世界上第一 座炼铝厂。 这30多年内采用化学法总共生产了约200t铝。
Al CO2 CO Al2O3
二、铝电解生产的基本原理
1.1 铝电解槽电流效率降低的原因
2 电解槽漏电，或局部极间短路；
3 铝的不完全放电所引起的电流空耗损失
4 其他离子放电所引起的电流效率损失；
5 钠离子电解生成金属钠
二、铝电解节电的基本原理
1.2
若干技术参数对电流效率的影响
一、铝电解的基本知识
1886年，美国的Hall和法国的Héroult通过实验不约而
同的申请了冰晶石－氧化铝融盐电解法炼铝的专利，得 到批准。这就是历来所称的Hall-Héroult（霍尔－埃鲁） 法。 1888年美国匹兹堡电解厂开始用冰晶石－氧化铝融盐电 解法炼铝。瑞士始于1888年，法国始于1889年，英国 1890年，德国1898年，奥地利1899年，挪威1906年，意 大利1907年，西班牙1927年，前苏联1931年。 100多年来，Hall-Héroult（霍尔－埃鲁）法成为唯一 的工业炼铝方法，沿用至今。
此外，还有两个重要的辅助环节： (1) 炭素电极制造 (2) 氟盐生产
二、铝电解生产的基本原理
Anode reaction: 2Al2O2F62- +C → CO2+4AlF3 +4eCathode reaction: AlF63- + 3e- → Al + 6FAlF4- + 3e- → Al + 4FOverall reaction: 2Al2O3(s)+3C(s) → 4Al(l)+3CO2(g)
我国的铝土矿多集中于煤或水电丰富的中、西部地区，有利于
开发利用。山西、河南、贵州和广西储量最多，合计占全国储 量的88.08%。 我国的铝土矿床类型以沉积型为主，已探明的储量中，属沉积 型矿床的储量占92.25%；其中适于坑采的占45.49%；完全露采 的占24.32%；适合露采与坑采结合的储量占29.79%。坑采储量 大造成开采成本较高。 在所有矿床中，中小型矿床多，大型、超大型矿床少。在已探 明的300多个铝土矿矿床中，达到大型矿床规模（大于2000万吨） 的有31个，达到1亿吨的矿床很少。 一水硬铝石占大多数，铝硅比较低。一水硬铝石占全国总量的 98.46%；铝硅值全国平均值为5.47。
二、铝电解生产的基本原理
1 铝电解的电流效率
盐电解与水溶液电解和有机溶液电解一样，其电解
反应是借助电流的作用而进行的化学反应，在电解 过程中阳极和阴极反应所获的产物的数量都遵循法 拉第定律。
法拉第定律：电解时，在电极上所析出的物质的重
量与通过溶液(或熔液)的电量成正比。
法拉第定律也可以说成是：电解时析出1克当量的任
2009年世界上主要铝生产大国产量
171
（全球3625万吨、中国占35.44％ ，消费量 占37.07％）
一、铝电解的基本知识
2006～2009年我国铝电解产量
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 934.9 1259 1317.8 1284.6