铝电解槽发展史资料讲解

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。

铝电解槽发展史铝电解槽发展史从1886年到现在，Hall—Heroult的冰晶石—氧化铝熔盐电解法，已经快有120年历史了，在此期间，此电解炼铝的工艺和方法原理没有变化，然而期电解槽的结构发生了很大变化。

铝电解生产由最初的电耗40kWh/kg.Al【】电流效率75%，（1889年Heroult槽）】和电耗31 kWh/kg.Al【电流效率80%，（1892年Hall槽）】，降到现在的电耗12.5 kWh/kg.Al（直流电耗），电流效率96%以上。

电解槽的容量（电流）由最初的几千安培，增加到现在的500kA。

电解槽结构按阳极特性来划分，经历了从预焙阳极到侧插自焙阳极，到上插自焙阳极，又到预焙阳极的阶段。

期间也出现过连续预焙阳极试验电解槽，但未成功推广。

电解槽初期阶段，是小型预焙阳极电解槽，图1.图1 1912年Heroult的12000A电解槽电耗25000k W·h/tAl,阴阳极电流密度1.0～1.2A/㎝2当时槽容量是12000A，电耗25000kw.h/t.Al，阳极电流密度1.0—1.2A/㎝2 ,特点是电流小，电压高，阳极电流密度大，电耗高，电流效率低。

现代铝工业上有两类、共四种形式的电解槽：·自焙阳极电解槽侧插棒式上插棒式·预焙阳极电解槽不连续式连续式自焙槽起始于1923年，是由挪威人在生产铁合金电路连续自焙电极的基础上发展起来的。

在20世纪60年代，侧插自焙槽最大电流达到100kA，上插自焙槽在20世纪50—70年代，在世界范围内得到了很大发展，其电解槽的最大电流达到了170—180kA，当时指标是：电流效率88～90%，电耗15000kw.h/t.Al。

自焙槽特点有：①使用的阳极糊靠电解槽自身的热量使其焙烧成良好的导电体，使电解槽上部散热得到合理利用。

综合节能。

②由于直接使用阳极糊，节省了预制阳极过程的成型，被烧，加工，阳极组装等工艺与工序工程，以及该过程需要的燃料和各种消耗及劳动费用于投资。

50 年中国铝工业发展历程第一阶段从中国第一家电解铝厂－抚顺铝厂1952 年4 月开工建设到70 年代末期，可以认为是中国电解铝工业的发展初期。

1952 年当抚顺铝厂一期工程开工建设时，其设计产能仅为年产1.5 万吨。

1958 年中共中央、国务院分布了《关于大力发展铜铝工业的指示》，铝被定为国民经济的第二大金属材料。

从此，国家开始对铝工业的发展给予巨大的政策支持和资金扶持，使中国铝电解工业开始走上了发展轨道。

这一时期，贵州铝厂、兰州铝厂、包头铝厂、青铜峡铝厂、连城铝厂、郑州铝厂电解分厂等相继建成投产，初步形成了八大铝厂的生产格局。

电解技术基本是以旁插和上插自焙阳极铝电解梢工艺和设备为主，产量达到了36 万吨。

50 一60 年代中国电解自焙槽主要缺点是电流效率低、能耗高、劳动生产力低，特别是电解槽密闭性能差，电解烟气中含有大量的沥青挥发物，对生产操作和环境污染影响极大。

70 年代中后期，我国自行设计并建造了135 KA 中间下料预焙阳极铝电解槽系列。

在1979 年贵州铝厂扩建过程中，引进了日本当时还处于试验阶段的160 KA 中间下料预焙阳极电解槽技术。

从此，中国电解铝工业的技术水平开始有了很大的提高。

第二阶段从80 年代改革开放到90 年代初，是中国电解铝工业步入常规发展时期。

1982 年在国家“优先发展铝”的方针指导下，一些建于60 一70 年代的铝厂开始纷纷进行改扩建，以提高生产规模和效率。

如贵州铝厂与贵阳铝镁设计研究院合作开发了186 KA 大容量、高效能预焙槽；包头铝厂兴建了135 KA预焙槽系列；青海铝厂在吸收消化贵州铝厂技术的基础上建成了20 万吨电解铝厂等。

这一系列项目的相继建成，预示着中国铝工业开始向规模化大生产方向发展。

与此同时，在市场利益的驱动下，一些具有电力优势和铝土矿优势的地区也纷纷投资兴建了一批小型60KA 白焙槽电解铝厂。

这段时期，全国电解铝的产员由70 年代末的36 万吨发展到1992 年的109 万吨，使中国电解铝生产首次突破厂100 万吨大关。

铝电解槽节能技术发展历程及特点分析电解铝是生产铝产品的重要方法，但是这种方法的传统利用存在着高能耗、高污染等问题，这些问题不进行解决，电解铝企业的发展会受到极大的限制。

文章对电解铝的具体生产问题做了分析与讨论，并基于问题对电解铝的节能、减排技术进行讨论与研究，旨在为实践提供帮助和指导。

标签：铝电解槽;节能技术;应用前言我国属于电解铝大国，最近几年我国的电解铝产量呈逐年增加的态势，到2018年年末我国的电解铝产量将达到3780万吨。

电解铝行业的利润空间在不断地减小，为了保证铝电解产业的健康稳定发展，就有必要对电解铝过程中的节能降耗这一问题引起足够的重视。

1 电解铝在生产过程中遇到问题第一是电解铝生产存在着明显的环境污染问题。

对我国目前的电解铝生产做实践性分析可知，企业在电解铝生产中主要利用的是熔盐电解的方式，其中以冰晶石一氧化铝材料为主[1]。

在生产的过程中，首先要做的工作是提升温度，使其达到冰晶石一氧化铝的熔点，由于此种材料的熔点比较高，所以在加热的过程中比较容易产生扬散的情况，这种情况会对环境造成严重的污染。

另外，在生产的过程中，电解方法的利用会导致许多游离氧的产生，而游离氧离子会和二氧化碳产生反应，进而污染环境。

第二是电解铝生产存在着高耗电、高耗能的问题。

对目前的电解铝生产做具体的分析发现，这种生产方式的电能消耗量非常巨大，而且对能源资源的需求量也比较高，这导致整个生产过程的能源供给高居不下。

这于我国目前的绿色经济发展理念不符，所以必须要对其进行改正。

第三是电解铝生产存在着一定的危害性。

从现实分析来看，电解铝生产废物，无论是固体废弃物还是废水、废烟，均含有比较多的有害物质，这些物质严重影响人体健康，所以必须要对其做控制。

2 电解铝生产节能对策2.1 低压生产技术①异性阴极节能技术。

该技术在目前的电解铝生产中利用普遍，其具有非常不错的效果，就该技术的具体利用来看，维修电解槽的时候，使用阴极带有凸台的异性阴极，可以有效的阻隔电解过程中所产生的铝液，以此可以实现对铝液流动速度和铝液界面的变形进行缓解，如此一来，电解槽的工作电压会得到有效的降低。