【资料】铝电解基础知识培训全解汇编

铝电解培训教材电解铝生产培训教材工艺篇安全技术部第一章铝电解概述第一节铝电解发展及现状铝（Aluminium）在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为7.5%，仅次于氧（O）和硅（Si），居第三位，在各种金属元素当中，铝居首位。

铝的化学性质十分活泼，但是自然界中发现了少量元素状态的铝，与其他矿物共生。

含铝的矿物总计有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石等。

我国开采和利用铝矿有悠久的历史，很早就开始从明矾石提取（古称矾石），供医药及工业上使用。

汉代《本草经》一书中记载了16中矿物药物，其中就包括矾石、铅丹、石灰、朴硝、磁石。

明代宋应星所著《天工开物》一书中记载了矾石的制造和用途。

金属铝最初用化学法制取。

1825年，丹麦Oersted用钾贡还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨时呈现金属光泽，但当时未能加以鉴定。

1827年，德国Wohler 用钾（K）还原无水氯化铝，得到少量细微的金属颗粒。

1845年，他把氯化铝气体通过熔融的金属钾表面，得到金属铝珠，每颗铝珠的质量为10~15mg，于是铝的一些物理性质和化学性质得到了测定。

1854年，法国Deville用纳代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐，制取金属铝。

钠和钾同为一价碱金属，但钠的相对原子质量比钾小，制取1Kg铝所需的钠大约是3.0~3.4Kg，而用钾大约需要5.5Kg，故用钠比较经济。

当时称铝为“铝土中的银子”1855年，Deville在巴黎世界博览会上展出了12块小铝锭，总量约为1 Kg。

1854年，在巴黎附近建成了世界上第一座炼铝厂。

1865年，俄国Beketob提议用镁还原冰晶石来生产铝。

这一方案后来在德国Gmelingen铝镁工厂里被采用。

自从1887~1888年电解法炼铝工厂开始投入生产后，化学法便渐渐停止了，在此之前的30多年内采用化学法总共生产了200T铝。

原来在采用化学法炼铝期间，德国Bunsen和法国Deville继英国Davy之后研究电解法炼铝。

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阴极副反应1.3.1.2同时在两极上还发生着一些,在铝电解过程中除前面讲的两极主反应外, 生产中应尽量加以遏制。

这些副反应对生产有害无益,复杂的副反应. 阴极副反应⑴:
铝在电解质中的溶解反应和损失①
必在铝电解过程中，处于高温状态下的阴极铝液和电解质的接触面上，然有析出的铝溶解在电解质中，一般认为，阴极铝液在电解质里的溶解有以下几种情况：溶解在熔融冰晶石中的铝，生成低价铝离子和双原子的钠离子。

a.
＋3＋＝ 2Al+Al3Al
＋3＋＋ Al Al+6Na＝+3Na2 b.在碱性电解质中，铝与氟化钠发生置换反应。

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1.3.
2.2阳极副反应 A、的直接生产CO精品文档．精品文档
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教授方法：课堂讲授、讨论、提问课外作业： 1-1、什么是铝，它有哪些主要性质和用途？铝电解的基本过程是怎样的？阴极和阳极上发生怎么样的反应？1-3 1-6什么是电解质的酸碱度，它有哪些表示方法？精品文档．
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电解铝生产培训教材工艺篇安全技术部第一章铝电解概述第一节铝电解发展及现状铝（Aluminium）在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为7.5%，仅次于氧（O）和硅（Si），居第三位，在各种金属元素当中，铝居首位。

铝的化学性质十分活泼，但是自然界中发现了少量元素状态的铝，与其他矿物共生。

含铝的矿物总计有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石等。

我国开采和利用铝矿有悠久的历史，很早就开始从明矾石提取（古称矾石），供医药及工业上使用。

汉代《本草经》一书中记载了16中矿物药物，其中就包括矾石、铅丹、石灰、朴硝、磁石。

明代宋应星所著《天工开物》一书中记载了矾石的制造和用途。

金属铝最初用化学法制取。

1825年，丹麦Oersted用钾贡还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨时呈现金属光泽，但当时未能加以鉴定。

1827年，德国Wohler 用钾（K）还原无水氯化铝，得到少量细微的金属颗粒。

1845年，他把氯化铝气体通过熔融的金属钾表面，得到金属铝珠，每颗铝珠的质量为10~15mg，于是铝的一些物理性质和化学性质得到了测定。

1854年，法国Deville用纳代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐，制取金属铝。

钠和钾同为一价碱金属，但钠的相对原子质量比钾小，制取1Kg铝所需的钠大约是3.0~3.4Kg，而用钾大约需要5.5Kg，故用钠比较经济。

当时称铝为“铝土中的银子”1855年，Deville在巴黎世界博览会上展出了12块小铝锭，总量约为1 Kg。

1854年，在巴黎附近建成了世界上第一座炼铝厂。

1865年，俄国Beketob提议用镁还原冰晶石来生产铝。

这一方案后来在德国Gmelingen铝镁工厂里被采用。

自从1887~1888年电解法炼铝工厂开始投入生产后，化学法便渐渐停止了，在此之前的30多年内采用化学法总共生产了200T铝。

原来在采用化学法炼铝期间，德国Bunsen和法国Deville继英国Davy之后研究电解法炼铝。

铝电解知识手册【工业技术】第一章：铝电解生产概述1、通常金属元素分为哪两大类，铝属于其中的哪一类?答：通常金属元素分为黑色和有色两大类。

除了铁、锰、铬属黑色金属外，其余均为有色金属，铝属于有色金属之类。

2、有色金属按其某些特性又可分为哪几类?答：有色金属按其某些特性又可分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、半金属等。

铝是有色轻金属类的一种轻金属。

3、铝有哪些性质和用途?答：性质：铝是一种轻金属，具有银白色的金属光泽，在工业上被称誉为万能金属。

铝的比重为2.7／cm3，熔点为660℃。

铝具有良好的导电性、导热性和防腐蚀性，同时还具有良好的延展性、可塑性，而铝合金又具有很高的机械强度。

用途：由于铝比重轻，铝及其合金强度高，因此铝可用做轻型结构材料和建筑工业材料，如飞机、轮船、型材等，还可制作电气材料，热器材料以及耐腐蚀材料，食品包装材料等。

4、炼铝的历史可划分为哪两个阶段?答：化学法炼铝和电解法炼铝两个阶段。

5、什么是电解法炼铝?答：电解法炼铝就是冰晶石一氧化铝融盐电解法，它是以冰晶石作为溶剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽内，在阴极和阳极上起电化学反应。

电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO和CO气体(炭素作阳极)，这种方法就是2电解法炼铝。

6、铝电解用的原材料都是有哪些?答：铝电解用的原材料大致分三类：原料——氧化铝；熔剂——氟化盐(包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等)；阳极材料——预焙炭块(预焙槽)。

7、铝电解通入直流电的目的是什么?答；向电解槽内通入直流电，一方面是利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态，并保持一定的电解温度；另一方面主要的也是要在两极实现电化学反应，也就是使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出，从而得到铝，氧离子则在阳极上放电与炭生成CO2、CO的混合气体。

8、氧化铝原料中的杂质对生产有什么危害?答：铝屯解生产对氧化铝的纯度要求比较高，一般工业氧化铝，纯度为98％以上，通常含有少量二氧化硅，三氧化二铁，氧化钠，氧化钙，和水分等。

电解铝生产培训教材工艺篇安全技术部第一章铝电解概述第一节铝电解发展及现状铝（Aluminium）在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为7.5%，仅次于氧（O）和硅（Si），居第三位，在各种金属元素当中，铝居首位。

铝的化学性质十分活泼，但是自然界中发现了少量元素状态的铝，与其他矿物共生。

含铝的矿物总计有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石等。

我国开采和利用铝矿有悠久的历史，很早就开始从明矾石提取（古称矾石），供医药及工业上使用。

汉代《本草经》一书中记载了16中矿物药物，其中就包括矾石、铅丹、石灰、朴硝、磁石。

明代宋应星所著《天工开物》一书中记载了矾石的制造和用途。

金属铝最初用化学法制取。

1825年，丹麦Oersted用钾贡还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨时呈现金属光泽，但当时未能加以鉴定。

1827年，德国Wohler 用钾（K）还原无水氯化铝，得到少量细微的金属颗粒。

1845年，他把氯化铝气体通过熔融的金属钾表面，得到金属铝珠，每颗铝珠的质量为10~15mg，于是铝的一些物理性质和化学性质得到了测定。

1854年，法国Deville用纳代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐，制取金属铝。

钠和钾同为一价碱金属，但钠的相对原子质量比钾小，制取1Kg铝所需的钠大约是3.0~3.4Kg，而用钾大约需要5.5Kg，故用钠比较经济。

当时称铝为“铝土中的银子”1855年，Deville在巴黎世界博览会上展出了12块小铝锭，总量约为1 Kg。

1854年，在巴黎附近建成了世界上第一座炼铝厂。

1865年，俄国Beketob提议用镁还原冰晶石来生产铝。

这一方案后来在德国Gmelingen铝镁工厂里被采用。

自从1887~1888年电解法炼铝工厂开始投入生产后，化学法便渐渐停止了，在此之前的30多年内采用化学法总共生产了200T铝。

原来在采用化学法炼铝期间，德国Bunsen和法国Deville继英国Davy之后研究电解法炼铝。

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。

铝电解理论知识铝电解理论知识“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。

铝电解的基础知识尽管在⾃然界中含有极为丰富的铝，但铝第⼀次制取出来却是不到⼆百年前的事。

1825年丹麦的厄尔施泰（H·C·Oersted）在实验室中⽤钾汞齐还原⽆⽔氯化铝（AlCl3）,在世界上第⼀次得到铝。

1845年法国⼈戴维尔（H·S·Deville）⽤钠还原NaCl·AlCl3混合盐也得到⾦属铝，并在法国进⾏⼩规模⽣产。

到1877年电解法投产以前，世界上仅⽤化学法⽣产⾦属铝，这⼀阶段，铝产量极低，使铝成为世界上极为昂贵的⾦属之⼀。

1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特发明了冰晶⽯—氧化铝熔盐电解法炼铝，很快电解铝取代了化学法，⽽且产量迅速提⾼，成本迅速下降，到⽬前为⽌的百年间，铝⼯业发展成为仅次于钢铁⼯业的第⼆⼤⾦属冶炼⼯业。

1.3现代铝电解的基本原理电解法炼铝就是冰晶⽯⼀氧化铝融盐电解法，它是以冰晶⽯作为溶剂，氧化铝为熔质，强⼤的直流电通⼊电解槽内，在阴极和阳极上起电化学反应。

电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO⽓体(炭素作阳极)，这种⽅法就是电解法炼铝。

1.3.1阴极过程络合的3（液）1.3.1.2阴极副反应在铝电解过程中,除前⾯讲的两极主反应外,同时在两极上还发⽣着⼀些复杂的副反应.这些副反应对⽣产有害⽆益,⽣产中应尽量加以遏制。

⑴阴极副反应①铝在电解质中的溶解反应和损失:在铝电解过程中，处于⾼温状态下的阴极铝液和电解质的接触⾯上，必然有析出的铝溶解在电解质中，⼀般认为，阴极铝液在电解质⾥的溶解有以下⼏种情况：a. 溶解在熔融冰晶⽯中的铝，⽣成低价铝离⼦和双原⼦的钠离⼦。

2Al+Al3＋＝3Al＋Al+6Na＋＝Al3＋+3Na2＋b.在碱性电解质中，铝与氟化钠发⽣置换反应。

Al＋3NaF＝AlF3＋3Na2＋3O2-络合的) + 1.5C- 1.5教授⽅法：课堂讲授、讨论、提问。