铝电解知识手册

铝电解知识手册一、填空题：（每空0.5分，共计25分）*W?^*e&p&a]1.阳极电流分配数（DN）是指各块阳极在各自的15cm区段内的电压降对于基准值2.5mV的偏差绝对值,当DN＝11～15mV时，说明电解槽电流分配不良。(b)}%emI1D;Q2.电解质氧化铝浓度增大，则电解质的粘度增大，密度减小，电导率降低，电解质的挥发损失随分子比的降低而增大，随温度的升高而增大。3.电解槽各部位之间必须有可靠的电气绝缘装置，作为电解槽绝缘材料的主要有绝缘砖、云母套管、胶木绝缘、石棉板、石棉水泥板等等。4NQ2g6C(@:EY/B&`;h4.铝电解质的物理化学性质，包括溶解度、密度、粘度、初晶温度、导电率、表面性质等。5.我公司《重熔用铝锭内控标准》规定：“Al99.70A”Fe不大于0.19，Si不大于0.09。6.保持电解槽能量平衡的基本原理可概括为减少电解槽的能量收入和减少电解槽的能量支出。1h&E:T!M/A:`8t3N&T$E7.冰晶石的分子式Na3AlF6，亦可写成3NaF•AlF3。(zl+R4r(Z$h8.氧化铝的晶形、形状和粒度决定氧化铝的物理性质。按照氧化铝的物理性质，可以把氧化铝分成砂状、中间状、粉状。(v8@-z6N3u%\9.焦粒焙烧的优点除了逐渐升温，减少了对阴极的热冲击，可以控制预热速度，还有阴极表面免受氧化，可以从内部烘干阴极，启动时可用液体电解质填充阴极表面裂纹。10.铝电解生产是以炭素材料为两极，以熔盐为电解质，通以直流电，在阳极上发生氧化反应，在阴极上发生还原反应。#W!v8h:C+k4z5P11.在下达单槽出铝指示量时应遵循的原则：产多少出多少；保持指适量平稳；调整技术条件。0OA!P9U8O,Z12.测定工业电解槽电流效率的方法主要有简易盘存、加铜稀释法、放射性同位素法、阳极气体分析法等。13.我们经常在槽下测量一些数据来判断电解槽破损部位，这些数据有阴极电流分布、阴极钢棒温度、槽底板温度等。14.发生漏炉时除集中力量抢修外，还必须有专人看管槽控机电压，防止断路事故的发生第一章：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。、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金属。、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。、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。、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CO2和CO气体(炭素作阳极)，这种方法就是电解法炼铝。、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)。、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。、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。这些杂质对铝电解都有不利影响。那些电位正于铝的元素的氧化物杂质，如氧化硅，和氧化铁，二氧化钛，电解过程中都会被铝还原，还原出来的Si和Fe进入铝内，从而使铝的品位降低，而那些电位负于铝的元素的氧化物杂质，如Na20和CaO，会分解冰晶石，使电解质成分发生改变并增加氟盐消耗。水分会分解冰晶石，还会增加铝液中的氢含量。若水分过多，还会引起电解质爆炸，危害工人的安全生产．P205和SO2则会降低电流效率。所以铝工业对于氧化铝的纯度提出了严格的要求。、工业铝电解对A1203物理性能的要求是什么?答：工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过程正常进行和提高气体净化的效率，关系甚大。一般要求它具有较小的吸水性，能够较多较快地溶解在熔融冰晶石里，加工时飞扬损失少，并能较好地封闭炭阳极，防止它在空气中氧化，保温性能好，同时对于气体净化还要求它具有良好的活性和足够的比表面积，从而能够有效地吸收HF气体。这些物理性能取决于氧化铝晶体的晶型、粒度和形状。、根据Al2O3的物理性能可把氧化铝的形状分为哪三类?其中哪一类型对生产较好？答：根据氧化铝的物理性能，可把氧化铝分为砂型、中间型和粉型三类。其中砂型氧化铝对生产较好。、冰晶石熔剂的作用是什么?答：冰晶石作为电解铝的熔剂；它的作用是：第一能较好地溶解氧化铝，并且所构成的熔体可在纯冰晶石熔点以下进行电解，并且流动性较好；第二在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比铝液密度要小10％，故电解出来的铝液能沉积在电解液下面的阴极上，这样可减少铝的氧化损失，又大大简化了铝电解槽的结构；第三，冰晶石具有良好的导电性；第四，冰晶石中不含有电位顺序比铝更正电性的金属杂质，能保证产品铝的质量，目前，冰晶石还是铝电解生产中最理想的一种熔剂。、铝电解为什么采用炭阳极?答；在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。作为导电的阴阳两极的各种材料中，既能良好导电，又能耐高温，抗腐蚀、同时价格又低廉的唯有炭素材料。因此铝工业生产都采用炭素材料作两极。、系列电流是怎样流经电解槽的?答：系列中的电解槽均是串联形式，直流电从整流的正极经铝母线送到第一台电解槽的阳极，然后经过电解质和铝液层导致到阴极，而又通过大母线导入第二台电解槽的阳极，这样依次类推，从最后一台电解槽阴极出来的电流又经大母线回到整流器的负极，使整个系列成为一个封闭的串联线路。电解工艺第二章：铝电解槽的结构与安装14、目前，在铝工业生产上的电解槽按阳极结构型式可分为多少种?答：电解槽按阳极结构型式可分为两大类四种型式。）自焙阳极电解槽、旁插棒式、上插棒式）预焙阳极电解槽、连续式、不连续式15、工业铝电解槽的构造有哪些?答：工业铝电解槽的构造，主要包括阴极结构、上部结构、母线结构、电气绝缘。16、预焙槽的阳极装置有哪些构成答：位于阴极槽体之上的阳极及附属部件结构均属阳极装置。预焙槽的阳极装置是由阳极炭块组和阳极提升机构组成。而阳极炭块组又由炭块、钢爪和铝导杆三部分构成．17、预焙槽比自焙槽有哪些优点?答；现在，世界上的预焙槽都向着大型化和现代化方向发展，说明它具有明显的优越性：①预焙槽容量大，单槽产量增加，劳动生产率显著提高。②能源利用率有明显提高，阳极电压降低，电流效率高，吨铝电耗低。③生产中烟尘少，便于采用干法或湿法净化回收。④可实现高度的机械化和电子计算机的自动控制。8、电解槽的槽型按阴极槽体结构可分为哪两种型式?答：可分为有底槽和无底槽。我们厂的电解槽的阴极槽体结构都属于有底槽。19、什么叫电解糟的“伸腿答：在电解槽内，电解质疑固在侧部形成的斜坡叫“伸腿”，此“伸腿”起到保温，防止侧部漏电和规整炉膛的作用。0、大型预焙阳极电解槽按加料方法又可分为几种?答；可分为边部打壳下料和中间下料预焙槽。我们厂是属于中间打壳下料预焙槽．1、电解槽的母线配置一般有几种方式?答，一般分为四种方式：纵向排列单端进电的母线装置；纵向排列双端进电的母线装置；横向排列双端进电的母线装置；横向排列四端进电的母线装置2、我们厂的电解槽构造怎样?答：我们厂的电解槽构造属于预焙阳极不连续式电解槽，阴极槽底结构为有底槽，母线配置分别为：160kA系列横向排列四端进电。电解工艺第三章：铝电解生产的基本理论知识23、当前电解铝采用冰晶石一氧化铝融盐法的优缺点是什么答，目前，世界上工业制取铝的唯一方法自然是冰晶石——氧化铝熔盐电解法。虽然各国都在研究新的制铝方法，但成效甚少。因此，冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有它的优越性。①工艺流程和生产设备比较简单，适于大规模工业性生产，并可直接得到高品位的纯铝。②冰晶石——氧化铝融盐电解法近些年有了很大发展，有了大型预焙阳极电解槽。③在环保上，采用了湿法和干法净化回收，烟尘危害得到了控制。④操作上，采用了微机控制生产过程，加料、出铝和其它各项操作实现了机械化和自动化，提高了电流效率，降低了能耗，能源利用率得到了提高。因此，冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有较强的生命力。当然，该法本身也有很大缺点：它的能量利用率是相当低的，只有50％以下，制备电解所需原材料的投资大，费用高。4、电解质由哪些成分组成，其特性是什么?答：在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔融盐叫电解质。它主要是以冰晶石和氧化铝组成。另外还有—些氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等。其中冰晶石是作为熔剂，氧化铝作为熔质，氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等作为添加剂，以改善电解质的物理化学性质，有利于提高生产指标。25、铝电解质的物理化学性质都包括哪些?答；铝电解质的物理化学性质，包括熔度(熔点或初晶点)、密度、导电度，表面性质、粘度、蒸气压、氧化铝在电解质中的溶解度等。6、什么是铝电解质的熔点(初晶温度)，电解温度一般要高于初晶点多少度?答：在铝电解生产中所用的纯盐类都有固定的熔点，即熔融液体开始有固体析出的温度，也叫初晶温度。电解温度一般要高出初晶温度15—20℃，即电解温度=初晶温度(熔点)+(15—-20)℃。7、电解温度主要取决于什么?答：在电解过程中，电解温度除与极距电压降大小有关外，主要取决于电解质的熔点。欲想保持低温电解生产，不设法降低电解质的熔点而单纯降低电解过程温度，必然会导致电解质过冷，引起病槽，影响生产。、什么是分子比?分子比对电解温度有何影响?答；分子比是电解质中的氟化钠与氟化铝的分子数量的比值．现在电解生产大多数都采用分子比2.2—2.4，电解质呈酸性。分子比低有利于降低电解温度,提高电流效率，但分子比愈低，氧化铝溶解度愈降低，槽内易产生大量沉淀。所以分子比不易过低。29、如何用数字确定电解质的酸碱性?答：电解质分子比等于3时，电解质呈中性。若分子比大于3，电解质呈碱性。若分子比小于3，电解质呈酸性。0、什么叫电解质的粘度?保持适宜粘度的标准是什么?答：所谓粘度是液体中的质点之间相对运动的阻力，也称内部摩擦，在生产中的电解质应保持适宜的粘度，其标准：电解质的流动性好，温度均匀，炭渣分离清楚，电解质干净，沸腾力强。1，什么是电解质的挥发性?其中挥发性最大的物质是什么?答：在电解温度状态下，电解质的分子(气体)逸出的现象叫电解质的挥发性。在电解质成份中挥发性最大的物质是氟化铝。32、在电解过程中，电解质是怎样损失的?答；电解质的损失除了挥发外，还有氧化、水解损失和机械夹杂损失。3、铝电解质中的添加剂常用的有几种?它们的优缺点是什么答：常用的添加剂有氟化钙、氟化镁、氟化锂等。它们都具有降低电解质初晶温度的优点，LiF还能提高电解质的导电率，但是大多数具有减小A12O3溶解度的缺点。4、电解质中的添加剂应满足什么条件?答；添加剂基本上应满足下列各种要求，首先是在电解过程中不被电解成它的组成元素，而影响铝的质量。添加剂应能对电解质的性质有所改善，例如降低电解质的初晶点，或者提高电解质的导电率，减少铝的溶解度，减少电解质的密度等，提高电解铝的经济技术指标。此外，它的吸水性和挥发性应该小些，而对氧化铝的溶解度不致有较大的影响，来