铝电解的基础知识资料

铝电解基本常识图虽然铝电解电容器非常小，但它具有相对较大的电容量，因为其通过电化学腐蚀后，电极箔的表面积被扩大了，并且它的介质氧化膜非常薄。

图1-2形象地描述了铝电解电容器的基本组成。

1-2电解电容器的等效电路电容器的等效电路图可由下图2表示R1：电极和引出端子的电阻；R2：阳极氧化膜和电解质的电阻；R3：损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻；D1：具有单向导电性的阳极氧化膜；C1：阳极箔的容量；C2：阴极箔的容量L ：电极及引线端子等所引起的等效电感量1-3电解电容器基本的电性能1-3-1 电容量电容器的由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。

交流电容量随频率、电压以及测量方法的变化而变化。

电解电容器的容量随频率的增加而减小。

和频率一样，测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。

随着测量温度的下降，电容量会变小。

另一方面，直流电容量，可通过施加直流电压而测量其电荷得到，在常温下容量比交流稍微的大一点，并且具有更优越的稳定特性。

1-3-2 Tan δ（损耗角正切）在等效电路中，串联等效电阻ESR同容抗1/ wC之比称之为Tanδ，其测量条件与电容量相同。

tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR 其中：RESR=ESR（120 Hz）w=2πf f=120Hz tan δ随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大。

阻抗（Z）：在特定的频率下，阻碍交流电通过的电阻就是所谓的阻抗（Z）。

它与容量以及电感密切相关，并且与等效串联电阻ESR也有关系。

具体表达式如下：其中：Xc=1/ wC=1/ 2πfC XL=wL=2πfL漏电流：电容器的介质对直流电具有很大的阻碍作用。

然而，由于铝氧化膜介质上浸有电解液，在施加电压时，重新形成以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流，刚施加电压时，漏电流较大，随着时间的延长，漏电流会逐渐减小并最终保持稳定。

漏电流随时间变化特征图测试温度和电压对漏电流具有很大的影响。

填空题1、写出铝电解反应方程式2Al2O3+3C==4Al+3CO2↑，从这个方程式可以看出，理论上每生产一吨铝需要1889 kg氧化铝。

2、大型预焙槽的焙烧方法有铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃气焙烧法。

3、效应分摊压降是通过对效应系数和效应持续时间来进行控制。

4、电解温度实际可表示为电解质初晶温度和过热度之和。

5、槽工作电压是由电解槽的阳极压降、阴极压降、分解压降、电解质压降、槽周围母线压降组成。

6、预焙槽电解烟气净化采用干法净化，其作用主要是为了回收氟和保护环境。

7、电解质分子比是指电解质中氟化钠与氟化铝的分子数之比。

中性电解质分子比等于3，分子比大于3的为碱性电解质，分子比小于3的为酸性电解质。

8、冰晶石—氧化铝熔盐体系的导电度取决于体系内离子的本性及离子间的相互作用。

10、酸性电解质体系的密度随氧化铝浓度增大而降低。

11、铝电解生产中，铝水与电解质的分离靠两种液体的密度差实现，在实际生产中，只有减小电解质的密度来增大密度差使两种液体分离良好。

12、在铝电解生产中，随着极距的增加，电流效率将会提高。

13、电解槽的极距一般指阳极底掌到铝液镜面之间的垂直距离。

14、在冰晶石-氧化铝熔盐电解体系中,绝大多数电流是通过钠离子迁移的。

15、直流电单耗是由电流效率和槽平均电压决定的。

16、现行的铝冶炼方法是1886年美国的霍耳和法国的埃鲁发明的冰晶石---氧化铝熔盐电解法。

17、电解质中氧化铝的溶解量随分子比的降低而降低。

18、电解质中随氧化铝的浓度的增加，电解质的导电度降低。

19、冰晶石—氧化铝熔液的粘度随氧化铝浓度增大而增加。

20、氟化镁的主要优点是降低电解质的初晶点。

21、电解槽内氧化铝浓度达到一定值后，电流效率随着氧化铝浓度的增加而增加。

22、造成铝电解过程中电流效率降低的主要原因是铝的溶解损失。

23、氟化镁能减少铝在冰晶石—氧化铝溶液中的溶解损失量。

24、氟化锂的主要优点是可明显提高电解质的导电度同时降低电解质的初晶点。

1、什么是电化当量？铝的电化当量是多少？电化学量是通过1安培小时电量时，理论上应析出物质的重量（克）铝的电化当量K=0.3356克/安培、小时2、什么是法拉第定律？1833-1834年法拉第（Faraday）首先发现在水溶液和熔融盐电解中，通过电解槽的电量与在电极上析出的物质量有一定的关系，并把这种关系用定律形式确定下来，称之为法拉第定律，其含义：（1）在电极上析出的物质的数量与通过电解质的电量成正比，也就是与通过的电流强度和通电时间成正比。

（2）在电解质中通过一定的电量所析出的物质数量与其化学量成正比。

（3）电解过程中，在电极上析出1克当量的任何物质所通过的电量均为96500库仑，也称为1法拉第，即：1法拉第=96500库仑法拉第定律公式为M=K、I、T式中：M——析出物质的重量（克）K——该物质的电化当量（克/安培、时）I——通过的电流（安培）T——通电的时间（小时）3、什么是化学当量及克当量？铝的化学当量及克当量是多少？化学当量是某元素的原子量被该元素的原子价相除所得的商。

其公式为：化学当量=原子量÷原子价以克为单位的化学当量叫做克当量铝的原子量为26.98154，原子价为3铝的化学当量=23.98154÷3=8.9938铝的克当量即为8.9938克4、电解槽漏炉有哪两种情况？漏炉事故如何处理？漏炉有两种情况：一种是电解槽的槽底或侧部块破坏严重，阴极钢棒熔化，铝液和电解质从钢棒处流出，称为炉底漏炉。

另一种是槽内衬完好，由于操作不当，电解质和铝液从侧部炭块顶部或局部缝隙间漏出槽外，称为侧部漏炉。

漏炉事故的处理方法：发生漏炉时，应立即打开漏炉侧地沟盖板查明漏炉部位。

（1）如果是炉底漏炉，应立即：a.吊开漏炉处地沟盖板，保护大母线，利用3~5毫米厚的长方形铁板等物挡位阴极大母线，防止冲断阴极大母线；b.把阳极坐到炉底上，防止断；c.断组织人力尽力抢救，如确实严重可紧急停槽。

（2）如果是侧部漏炉，应立即：a.降阳极，专人看管电压，不能超5伏；b.要迅速打下漏出侧面壳及用电解质块、氧化铝等物料沿周边捣固扎实，直到不漏为止；c.万不得已情况下，方可停槽处理漏炉部位，然后尽快恢复生产。

关于电解铝的知识点总结一、生产原理电解铝的生产原理是利用氧化铝的电解性质来制备铝金属。

具体原理是在熔融态下，氧化铝被电解分解成金属铝和氧气。

相应的电解方程式为：2Al2O3 → 4Al + 3O2在电解过程中，通过电流输入熔融的氧化铝，氧化铝中的氧离子会在阳极处失去电子转化为氧气，而铝离子则会在阴极处得到电子转化为金属铝，从而实现氧化铝的分解。

二、工艺流程电解铝的生产工艺一般包括氧化铝的制备和电解制铝两个主要过程。

氧化铝的制备一般是从铝土矿中提取氧化铝并经过冶炼、煅烧等步骤制备成粉末状的氧化铝。

而电解制铝则是将制备好的氧化铝粉末在高温熔融状态下进行电解，通过电流输入将氧化铝分解成铝金属和氧气。

电解制铝的工艺流程主要包括熔炼、捞渣、电解和产出几个步骤。

首先是将氧化铝粉末与熔剂混合，然后在高温下进行熔炼，生成熔融态的氧化铝熔液。

接着通过捞渣将熔液中的杂质和非金属物质去除，然后将熔液加入电解槽中进行电解制铝的过程。

最后是从电解槽中产出金属铝，并经过冷却、固化、处理等步骤制成成品铝产品。

三、设备原理电解制铝的设备主要包括电解槽、阳极、阴极、电解液、电源等组成部分。

电解槽是主要反应器，通常由碳制成，一般是长方形的磁力搅拌槽。

阳极一般采用碳块，而阴极一般采用钢壳铝钢板。

电解液一般是由氧化铝粉末和熔剂混合而成的熔融态液体。

电源则是提供所需电流的设备，一般采用直流电源。

在实际生产中，还需要配备有捞渣机、冷却设备、输送设备等辅助设备。

电解铝的生产设备具有高温高压、腐蚀性强、能量消耗大等特点，需要采取严格的安全防护措施，确保生产过程的安全稳定进行。

四、应用领域电解铝是一种重要的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子等领域。

在飞机、汽车等交通工具制造中，铝合金是重要的结构材料，具有优良的强度、耐腐蚀性和轻量化特性，可以有效减轻车辆重量、提高燃料经济性和节能减排。

在建筑领域，铝合金也被广泛应用于门窗、幕墙、铝合金型材等产品制造。

.章节1 铝电解的基础知识课时12 课时教学目标： 1、要求学生掌握铝的性质和用途。

2、掌握电解铝的两极主反应和副反应。

3、掌握电解质的性质4、掌握铝电解的工艺流程重点：铝电解的工艺流程难点：电解铝的两极主反应和副反应，化学反应和化学方程式的书写教学内容：1.1 铝的性质与用途铝是自然界中分布极广的元素之一，地壳中铝的含量为 7.35%，仅次于氧和硅而居第三位。

由于铝是化学性质极为活泼的元素，所以在自然界中未发现单质的金属铝，而是以铝的各种化合物存在。

铝土矿是现在的主要炼铝原料，此外还有明矾石等，世界铝土矿总储量320亿吨以上，我国山西、河南、山东和广西等地蕴含着丰富的铝土矿。

从铝土矿或其他含铝原料中生产氧化铝，实质上是将矿石中的Al 2O3与 SiO2、Fe2O3、TiO2等杂质分离的过程。

铝是一种具有银白色光泽的金属，常温下其比重只有 2.7 g/cm 3, 是一种轻有色金属，它的主要特性如表1－1。

原子序数13密度（ g/cm3） 2.699( 固) 、 2.3( 液 )原子价＋3溶点（℃）659沸点（℃）2467熔化盐（ J/ g ）386.6教学方法导热系数（ J/cm·S·℃） 2.08（固，20℃）、2.18（固，200℃）导电系数（-4-1-136～37（20℃）10Ω· cm ）电化学当量（g/A ·h）0.3356（A·h/g ） 2.980铝可与许多金属形成合金 , 某些铝合金的机械强度很高 , 而且仍保持着质轻的优点, 因此铝被广泛用于制造飞机的外壳、火车、汽车的车箱，以及快速转动的零部件等。

铝是一种优良的导电材料，仅次于金、银、铜、水银。

然而，与单位重量导电性而议，铝比其他任何金属的导电性都好。

按照传导等量电流计算，铝的导电截面是铜的 1.6 倍，而重量只有铜的一半。

因此铝广泛用于电气工业和无线电工业。

铝具有良好的导热性，反光性。

电解铝的基础知识1、铝的性质：熔点低、熔点660℃、沸点高、密度小、电阻率小、有良好的导电性和反射光的能力、无磁性。

具有两性，可与多种金属构成合金，与氧反应。

其电化当量C=0.3356g.A-1.h-12、电解质主要成分是冰晶石,电解炼铝主要原料是氧化铝。

炼铝历史：化学法炼铝（1886年前）、电解法炼铝（1886年后）。

3、电解槽是电解炼铝的核心设备；根据阳极分可以分为预焙阳极和自焙阳极，自焙阳极按导电方式分为旁插棒式和上插棒式，预焙阳极按连续使用与否分为连续式与不连续式；电解槽系列有横向和纵向两种。

4、冰晶石即氟铝酸钠，分子式为：Na3AlF6,或3NaF.AlF3，它有人造冰晶石和天然冰晶石两种。

人造冰晶石生产方法主要有酸法，碱法，干法和磷肥副产法。

5、电解铝电解质以冰晶石为主体的原因（H-H法优点）：1）冰晶石中不存在析出电位比铝正的元素，这可避免其他金属离子在阳极放电而降低Al的质量，2）熔融的冰晶石易溶解Al2O3，3)Al2O3的熔点为 2030℃，而Al2O3与Na3AlF6形成熔体后，其初晶温度降为930—980℃,4)熔融的冰晶石-氧化铝熔体具有较小的密度,5)具有较好的导电性和适合的粘度,6)不与槽内衬发生电化学反应,7)在电解温度下不吸水，挥发性不大，8）在电解温度下，具有较小的挥发度。

6、铝电解生产中向电解质加入添加剂的目的：改善原有电解质的性质，满足电解需求。

对添加剂的基本要求：1）在电解过程中不被电解成其他元素而影响Al的质量；2）应能对电解质的性质有所改善 3）吸水性和挥发性要小； 4）对Al2O3的溶解度不能有太大影响 5）来源广泛，价格低廉。

7、分子比：MR=NaF分子百分数/ AlF3分子百分数 M<3 酸性电解质 MR=2WR WR=NaF质量百分数/AlF3质量百分数。

8、添加剂对铝电解质熔体密度的影响：CaF2，MgF2的添加使电解质的密度增大。

就影响程度而言，CaF2甚于MgF2，但是在添加量为5—10%时，对电解质的密度影响很小。

铝电解理论知识“中国铝业杯”首届全国有色金属行业职工技能竞赛铝电解工复习大纲第一部分：铝电解基础理论知识：1 铝的性质及用途2 铝电解基本原理；3 铝电解生产技术经济指标；4 铝电解槽基本结构；5 铝电解计算机控制知识；6 铝电解物料输送与烟气净化知识；7 炭阴极、炭阳极对电解生产影响的相关知识；8 电解质特性9 电解铝生产相关计算；10 铝电解槽破损与维护。

第二部分：铝电解操作技能知识：1 通电、焙烧、启动及后期管理；2 更换阳极、抬母线、出铝3 测量作业；4 病槽处理5 效应及异常效应处理；6 异常情况处理（停动力电、停直流电、停风等）7 漏炉处理8 停槽处理9 技术条件调整；10 提高技术经济指标的途径；11 原铝质量控制12 延长槽寿命的途径；13 多功能机组的作业；14 计算机控制第三部分：电解槽生产情况分析与判断1 根据测量数据分析判断槽况及作相应处理2 根据计算机报表分析处理电解槽3 电解槽炉膛规整分析4 电解质成分分析判断；5 电解槽应急情况分析判断及措施；6 阳极、阴极电流分布测量分析与判断7 “电压摆动”原因分析及判断第四部分：电解槽的节能减排;2 工艺及设备新技术；3 降低效应系数、降低槽电压的途径；4 强化电流技术；5 提高电流效率的途径；6 铝电解槽烟气治理；7 铝电解槽的节电。

一、铝电解工理论知识复习资料（一）填空题1、电解系列中，电解槽均以（串联）形式连接的。

2、铝在常温下密度为（2.7 ）g/cm3 ，在电解温度下密度为（2.3 ）g/cm3 ，在电解温度下电解质密度为（2.1 ）g/cm3 。

写出下列物质的分子式：氧化铝（Al2O3 ）、氟化氢（HF ）、二氧化硅（SiO2 ）、四氟化碳（CF4 ）。

4、电流效率低的主要原因是（铝的再溶解损失5, 理论上生产一吨铝需要氧化铝（1889 ）Kg。

6、阳极气体的主要成分是（CO2 ）、（CO ）。

7、理论上用1安培电流，电解1小时可在阴极上析出（0.3356 ）克铝。

电解铝生产基础知识培训一、电解铝发展慨况。

1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特发明冰晶石－氧化铝熔盐电解法，取代了化学法，1887年电解法投产。

电解铝发展经历了预焙阳极——自焙阳极——大型预焙阳极的发展历程。

我国在八十年代之前电解铝主要以自焙阳极电解槽为主，在八十年代后期开始发展大型预焙阳极电解槽，到2000年已基本淘汰了自焙阳极电解槽，以大型预焙阳极电解槽为主。

二、电解原理：AL2O3+C——AL+CO2三、创元铝业电解铝生产简介湖南创元铝业有限公司电解铝工程采用国内较为先进的240KA大型预焙阳极中间点式下料电解槽生产技术，其母线配置采用较为先进的大面四点进电，槽底补偿的方式，设计槽内垂直磁场3.961Gs ，铝液平均流速3.92cm/s；槽内衬采用国际国内较为领先的干式防渗料和上下复合氮碳化硅侧部碳块技术；工艺上采用四低一高即低分子比、低电解温度、低氧化铝浓度、低效应系数、高极距的新工艺；氧化铝输送采用国内成熟先进的浓相输送和超浓相输送相结合的方式；供电整流系统是国内先进的技术设备，多功能天车是国内成熟的厂家制造，性能稳定可靠；计算机控制系统采用的是国内较先进的智能模糊控制系统。

这些先进的技术和设备在创元的应用必将为创元铝业有限公司经营高效益奠定坚实的基础。

1、工艺流程示意图220KV 交流电 排入大气屋顶烟气 排入大气铝 液废渣场铝锭2、电解槽电解槽是炼铝的主要设备。

外壳是钢壳，内衬是耐火材料和炭素材料，直流电流是由阳极经过电解质后到达铝液、阴极。

预焙阳极电解槽结构如图2。

1) 主要工艺参数电流强度(kA)： 240阳极电流密度(A/cm2)：阳极组数(组)： 16(双阳极组块)阳极炭块组尺寸(mm)： 1550×660×550每块阳极钢爪数(个)： 4每个钢爪直径(mm)： 140每个钢爪电流密度(A／cm2) 12.18铝导杆截面：(mm) 200×170槽膛面积：(mm) 11700×3840槽膛深度：(mm) 550操作面尺寸(mm) 大面 280小面 390中缝 180阴极炭块尺寸(mm) 3320×515×450阴极炭块组数(组) 20阴极钢棒尺寸(长×宽×高)： 4280×65×180每组阴极炭块的阴极钢棒数(根) 2阳极升降速度(mm／min)： 100图2 预焙阳极电解槽结构1——槽罩 2——钢爪梁 3——阳极 4——电解质 5——槽壳 6——涂层 7——铝 8——阴极炭块 9——阴极棒 10——保温砖 11——排烟装置 12——氧化铝 13——导杆 14——夹板 15——螺栓 16——打壳和筒式下料器17——氧化铝 18——壳面19——边部砖 20——侧部炭氮化硅复合块 21——结壳 22——人造伸腿 23——密封圈 24——钢壳槽壳尺寸：内壁(长×宽×高)(mm) 11940×4080×1357外壁(长×宽)(mm) 12684×4938摇篮架组数：活动(组) 17固定(组) 2阳极母线规格(mm) 550×180阳极最大行程(mm)： 4002)槽上部结构电解槽由阳极、阴极和槽罩三部分组成，其中：阳极结构，包括阳极、阳极母线、阳极传动机构及腹板支承梁等。