大型铝电解槽强化电流28页PPT
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大型预焙铝电解槽生产知识PPT课件
3.0 27.9 25.6 16.5 19.4 57.6 114 103.6 114.2 111.7 155.2 320.1
1.60 14.68 11.75
6.8 7.46 20.62 33.82 22.97 20.59 16.70 19.88 34.21
（预计） 2008
1540
284.1
22.62
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
绪论：了解大型槽，认识大型槽（一）
• 四代槽型： 1、小预焙槽；
•
2、自焙槽；
•
3、中型边部加工预焙槽；
•
4、大型预焙阳极铝电解槽。
• 一、系列电流大 ＜80kA 80～160kA 200～400kA
（80％）——大型槽（500kA、600kA）
4 神火 20.6 5 豫联 18.2
11 登电 6.1 12 永安 5.7
18 禹州 2.0 19 沁阳 1.9
6 商电 12.7 13 淅川 5.6
7 天元 9.4 14 龙祥 5.5 合计 G935 210.7
2006：氧化铝520（37.9％）：电解铝210（22.5％） 2007：氧化铝750（38.5％）：电解铝306（24.4％）
• 1、输入热量多 Q=k I2Rt
•
——强化散热意识 （结构设计、新材料应用、 热
场计算合理、 重视铝水平管理）
•
小槽怕冷，大槽怕热。
• 2、磁场力大 F=λ BIL
• ——减小磁力影响 (优化母线配置、保持规整槽膛 －
减少水平电流、 较高铝水平－增加导体惯量 m.v）
绪论：了解大型槽，认识大型槽（二）
• 可提取铝的矿石：铝土矿、明矾石、霞石、蓝晶石等。
铝电解预焙槽生产管理与控制PPT课件
1.10 78 70
6 0.66 976 0.009 0.009 0.002 0.38 0.041 5.50 4.30
第一部分：业翔浓度控制原理介绍 第二部分：沉淀的形成与溶解原理 第三部分：电流效率的主要影响因素
1
影响浓度控制的主要因素
1. 电压和电流信号不稳定使控制信号失真； 2.过热度、温度和分子比变化造成电阻曲线漂移； 3.异常操作的影响，如换极、出铝、抬母线、阳极效应， 堵料、冒料、槽外添加氟化铝、手动下料、频繁升降 阳极等造成物料和热平衡大幅度波动操作； 4.当过热度升高时，炉底沉淀或炉帮的溶化进入电解质， 增加了氧化铝的实际投入量，使氧化铝浓度升高，当 过热度偏低时，炉底沉淀或炉帮的形成使氧化铝沉入 炉底，减少了氧化铝的实际投入量，降低氧化铝浓度 而诱发效应；
3 0.72 971 0.011 0.009 0.002 0.38 0.041 8.00 4.20
0.9 52 75
4 0.76 980 0.011 0.009 0.003 0.39 0.039 6.00 4.50
1.00 82 73
批号 5
0.67 976 0.01 0.009 0.002 0.038 0.038 3.60 6.00
8
其亚铝业142#槽历史曲线
9
南平铝业240KA系列电解槽日报表
10
第二部分：沉淀的形成与溶解原理
邱竹贤先生的研究认为氧化铝在冰晶石中的溶解过程可 以分为两步：第一步是Al2O3晶体受F离子侵蚀而生成Al2O3 溶质，第二步是Al2O3溶质在溶剂作用下生成铝氧氟络合离 子。在低Al2O3浓度条件下主要生成Al2OF62-离子，在高 Al2O3浓度条件下主要生成Al2O2F42-离子。我们笼统地认 为Al2O3在冰晶石中的溶解度和溶解速率主要取决于冰晶石 中游离F离子的数量和活度，取决于冰晶石熔体中AlF63-离 子的离解度。熔体中凡是占用游离F离子的因素都会降低电 解质对氧化铝的溶解度，凡是降低F离子活度的因素都必将 降低电解质对氧化铝的溶解速率，而凡是提高电解质中F离 子浓度和活度的因素虽然提高了电解质对氧化铝的溶解能力 ，但必然同时提高电解质熔体对阴极铝的溶解损失，因此努 力降低铝液和氧化铝在电解质体系的溶解度并保持平稳生产 是我们铝电解工艺和控制的重要内容。
6 0.66 976 0.009 0.009 0.002 0.38 0.041 5.50 4.30
第一部分：业翔浓度控制原理介绍 第二部分：沉淀的形成与溶解原理 第三部分：电流效率的主要影响因素
1
影响浓度控制的主要因素
1. 电压和电流信号不稳定使控制信号失真； 2.过热度、温度和分子比变化造成电阻曲线漂移； 3.异常操作的影响，如换极、出铝、抬母线、阳极效应， 堵料、冒料、槽外添加氟化铝、手动下料、频繁升降 阳极等造成物料和热平衡大幅度波动操作； 4.当过热度升高时，炉底沉淀或炉帮的溶化进入电解质， 增加了氧化铝的实际投入量，使氧化铝浓度升高，当 过热度偏低时，炉底沉淀或炉帮的形成使氧化铝沉入 炉底，减少了氧化铝的实际投入量，降低氧化铝浓度 而诱发效应；
3 0.72 971 0.011 0.009 0.002 0.38 0.041 8.00 4.20
0.9 52 75
4 0.76 980 0.011 0.009 0.003 0.39 0.039 6.00 4.50
1.00 82 73
批号 5
0.67 976 0.01 0.009 0.002 0.038 0.038 3.60 6.00
8
其亚铝业142#槽历史曲线
9
南平铝业240KA系列电解槽日报表
10
第二部分：沉淀的形成与溶解原理
邱竹贤先生的研究认为氧化铝在冰晶石中的溶解过程可 以分为两步：第一步是Al2O3晶体受F离子侵蚀而生成Al2O3 溶质，第二步是Al2O3溶质在溶剂作用下生成铝氧氟络合离 子。在低Al2O3浓度条件下主要生成Al2OF62-离子，在高 Al2O3浓度条件下主要生成Al2O2F42-离子。我们笼统地认 为Al2O3在冰晶石中的溶解度和溶解速率主要取决于冰晶石 中游离F离子的数量和活度，取决于冰晶石熔体中AlF63-离 子的离解度。熔体中凡是占用游离F离子的因素都会降低电 解质对氧化铝的溶解度，凡是降低F离子活度的因素都必将 降低电解质对氧化铝的溶解速率，而凡是提高电解质中F离 子浓度和活度的因素虽然提高了电解质对氧化铝的溶解能力 ，但必然同时提高电解质熔体对阴极铝的溶解损失，因此努 力降低铝液和氧化铝在电解质体系的溶解度并保持平稳生产 是我们铝电解工艺和控制的重要内容。
大型铝电解槽强化电流条件下槽帮形成规律的研究
ｌ ｄ ｈａ ｅ ａ ｔ ｒ ｃ ｒ ｎ ｅｎ ｏ ｃ ｍ ｅ ｔ ｏ ｈｅ ｅ ｌｗｉｈ ｒ ｐ ｔｚ ｄ ｃ ｔ ｄｅ ｒ ｎａ ｙ ｅ ｅ ｇｅ ｓ ｐ ｆ ｅ ｕｒ ｅ ｔ ｒ ｉ ｆ ｒ ｅ ｎ ｆ ｔ ｃ ｌ ｔ ｇ ａ ｈｉｉｅ ａ ｈｏ ｓ ｗｅ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ． Ｔｈ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｕｌｓ
ｗａ ｓｎｕｍｅ ｉａ ｉ ｕｌｔ ｄ ｂ ｉ ｔ ｌ ｍ ｅ ｔ ｏｄ ｗｉｈ ａ ｃ ｎｔｏ ｈｅ ｃ １ｒ ａ ｔｏ ． Ｔｈｅ ｅ ｆ ｃ ｓｏｆｃ ｔ — ｒｃ ｌｓｍ ａ ｅ ｙ ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｎｔｍｅ ｈ ｔ ｃ ｏｕ ｆｃ ｍｉａ ｅ ｃ ｉ ｎｓ ｆ ｅ ｔ ａ ｈ
（ ． Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｍ ｅ ａ ｌ ｒ ｉ ａ ｎ ｏ ｏ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ。 Ｕｎｖ ｒ ｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｉｇ １ ｃ ｏ ｌ ｔ ｌ ｇ ｃ ｌａ ｄ Ｅｃ ｌ ｇ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｕ ｉｅ ｓ ｙｏ ｉ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙＢ ｉｎ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ Ｃｈｎ ｔ Ｓ ｎ ｊ ｅ ｉｇ １ ０ ８ ， ｉａ ｊ
Ｗ ＡＮＧ ｅ Ｗ ｉ ，ＸＵ Ｅ Ｊ—ａ ｉｌｉ，ＺＨＵ ｕ Ｉ Ｑｉｏｃ ｕ Ｊ ｎ ，Ｌ Ｕ ａ —ｈ ，Ｌ Ｕ ｎ ，ＮＩ Ｑｉ ｇ ｒ ｎ ， Ｉ Ｋａ ｇ Ｕ ｎ —ｅ
Ｈｉ 。，ＺＨ Ａ Ｎ Ｇ Ｙ ｎ ｑ ｎｇ Ｃｈｅ ｇ ｈａ 。 ｎ — ｏ
凝 固等 温 线 和 槽 帮 厚 度 以及 操 作 参 数 对 石 墨 化 阴 极 强 化 电 流 后 炉 膛 形 状 的 影 响 规 律 。结 果 表 明 ， 型 模 估 计 值 与 现 场 测 量 值 相 当吻 合 ， 用 模 型方 法 有 助 于强 化 槽 电流 、 现 运 行 参 数 的 优 化 。 所 实 关 键 词 ：５ Ａ 铝 电 解槽 ； 学 反 应 ； 帮 ； 墨 化 程 度 ； 化 电流 ３０ｋ 化 槽 石 强
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Ｈｉ 。，ＺＨ Ａ Ｎ Ｇ Ｙ ｎ ｑ ｎｇ Ｃｈｅ ｇ ｈａ 。 ｎ — ｏ
凝 固等 温 线 和 槽 帮 厚 度 以及 操 作 参 数 对 石 墨 化 阴 极 强 化 电 流 后 炉 膛 形 状 的 影 响 规 律 。结 果 表 明 ， 型 模 估 计 值 与 现 场 测 量 值 相 当吻 合 ， 用 模 型方 法 有 助 于强 化 槽 电流 、 现 运 行 参 数 的 优 化 。 所 实 关 键 词 ：５ Ａ 铝 电 解槽 ； 学 反 应 ； 帮 ； 墨 化 程 度 ； 化 电流 ３０ｋ 化 槽 石 强
大型铝电解槽强化电流
国外的0.8A/cm2以上的要小得多,这一点也是兴起强化电流的 一个因素.
2. 强化电流后电流密度的变化
阳极填充率高的槽型，阴极电流密度增大。 阳极填充率低的槽型，阴极电流密度不增大或是增大量较小。
这类槽型可采取加大阳极尺寸。 阳极尺寸不变，阳极电流密度增大。 阳极尺寸相应增大，阳极电流密度不变或是增加量较小. 现代大型槽型的特点，阳极填充率高。强化电流后阳极和阴极
扩散层减小，铝的损失增加，从而电流效率降低。 但从国外的电解槽运行看，只要保持合适的极距， 0.8A/cm2左右的电流密度不会明显降低电流效率。
厂家
项目
强化前
AP-30 电流强度(KA) 295
(加拿大) 电流密度(A/cm2) 0.78
180KA 电流强度(KA) 180
(巴西) 电流密度(A/cm2) 0.72
的电流密度一般都会增大.
3. 阴极电流密度增大的影响
阴极电流密度增大在一定程度上对阴极内衬产生 破坏,加速电解槽的破损.
阴极电流密度控制在0.8A/cm2以下，电流效率不降 低.
3.1 阴极电流密度增大加速阴极破损
阴极电流密度增大后，阴极本身的发热功率增大。 这将使阴极受到的热应力增大，阴极的热变形也增 大，从而破损加速。
对于有条件增大阳极尺寸的槽型，能保持阳极电 流密度不变。或是阳极加高，保持换极周期不变， 将有效避免以上问题。
4.1 换极周期缩短
以320KA电解槽为例:
不强化电流前,阳极高度 550mm，换极周期为30天。 电流强化到330KA时，换 极周期只能维持29天.
对于一个282台槽的系列 来说，平均每天多换12组 阳极，工作量增加3%。
强化后 325 0.818 225 0.83
2. 强化电流后电流密度的变化
阳极填充率高的槽型，阴极电流密度增大。 阳极填充率低的槽型，阴极电流密度不增大或是增大量较小。
这类槽型可采取加大阳极尺寸。 阳极尺寸不变，阳极电流密度增大。 阳极尺寸相应增大，阳极电流密度不变或是增加量较小. 现代大型槽型的特点，阳极填充率高。强化电流后阳极和阴极
扩散层减小，铝的损失增加，从而电流效率降低。 但从国外的电解槽运行看，只要保持合适的极距， 0.8A/cm2左右的电流密度不会明显降低电流效率。
厂家
项目
强化前
AP-30 电流强度(KA) 295
(加拿大) 电流密度(A/cm2) 0.78
180KA 电流强度(KA) 180
(巴西) 电流密度(A/cm2) 0.72
的电流密度一般都会增大.
3. 阴极电流密度增大的影响
阴极电流密度增大在一定程度上对阴极内衬产生 破坏,加速电解槽的破损.
阴极电流密度控制在0.8A/cm2以下，电流效率不降 低.
3.1 阴极电流密度增大加速阴极破损
阴极电流密度增大后，阴极本身的发热功率增大。 这将使阴极受到的热应力增大，阴极的热变形也增 大，从而破损加速。
对于有条件增大阳极尺寸的槽型，能保持阳极电 流密度不变。或是阳极加高，保持换极周期不变， 将有效避免以上问题。
4.1 换极周期缩短
以320KA电解槽为例:
不强化电流前,阳极高度 550mm，换极周期为30天。 电流强化到330KA时，换 极周期只能维持29天.
对于一个282台槽的系列 来说，平均每天多换12组 阳极，工作量增加3%。
强化后 325 0.818 225 0.83
阳极效应与铝电解槽电压组成28页PPT
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
阳极效应与铝电解槽电压组成
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
大型预焙铝电解槽生产知识PPT文档共63页
谢谢！Biblioteka 大型预焙铝电解槽生产知识61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
阳极效应与铝电解槽电压组成PPT课件
电化学极化：
电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速率 较慢，需要较高的活化能，为了使电极反应顺利进 行所额外施加的电压称为电化学过电势，这种极化 现象称为电化学极化。
第6页/共26页
E实，阴＜E平，阴
E实，阳＞E平，阳
第7页/共26页
早在1905年，Tafel发现，对于一些常见的电极 反应，过电压与电流密度之间在一定范围内存在 如下定量关系：
第16页/共26页
阳极电压降
阴极电压降组成：阴极材料本身、钢棒和阴极本体 和钢棒接触电压降
第17页/共26页
阳极效应
现象： （1）阳极与电解质周围出现许多细小的弧光闪烁。 （2）电解质停止沸腾，以小滴状向上飞溅。 （3）槽电压升高到数十伏，与电解槽并联的低压灯泡发亮。 （4)阳极气体中氟离子含量大大提高，并有CF4和C2F6逸出。
第24页/共26页
阳极效应与电解槽的生产状态： （1）信号灯暗淡，电压只有几伏或十几伏，电解槽 处于热行程； （2）信号灯异常明亮，电压达到50-100V，电解 槽处于冷行程。 （3）灯光明亮，电压20-30V，阳极上火花放电均 匀，加入氧化铝后，易于熄灭。
第25页/共26页
感谢您的观看！
第26页/共26页
ŋ = a + b lg Ic
Ic —阴极电流密度 a：单位电流密度时的过电压，与电解质分子比和 电极材料有关。 b:是过电压的决定因素。对大多数金属来说差不多， 常温下等于0.05V
第8页/共26页
极化曲线 过电压或电极电势与电流密度之间的关系
E逆 = E0 E不可逆 = E过
随着电流密度的增大， （1）两电极上的过电压 增大。 （2）阴极电极电势变小， 阳极电极电势变大。使外 加电压增加，额外消耗了 电能。
电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速率 较慢，需要较高的活化能，为了使电极反应顺利进 行所额外施加的电压称为电化学过电势，这种极化 现象称为电化学极化。
第6页/共26页
E实，阴＜E平，阴
E实，阳＞E平，阳
第7页/共26页
早在1905年，Tafel发现，对于一些常见的电极 反应，过电压与电流密度之间在一定范围内存在 如下定量关系：
第16页/共26页
阳极电压降
阴极电压降组成：阴极材料本身、钢棒和阴极本体 和钢棒接触电压降
第17页/共26页
阳极效应
现象： （1）阳极与电解质周围出现许多细小的弧光闪烁。 （2）电解质停止沸腾，以小滴状向上飞溅。 （3）槽电压升高到数十伏，与电解槽并联的低压灯泡发亮。 （4)阳极气体中氟离子含量大大提高，并有CF4和C2F6逸出。
第24页/共26页
阳极效应与电解槽的生产状态： （1）信号灯暗淡，电压只有几伏或十几伏，电解槽 处于热行程； （2）信号灯异常明亮，电压达到50-100V，电解 槽处于冷行程。 （3）灯光明亮，电压20-30V，阳极上火花放电均 匀，加入氧化铝后，易于熄灭。
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感谢您的观看！
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ŋ = a + b lg Ic
Ic —阴极电流密度 a：单位电流密度时的过电压，与电解质分子比和 电极材料有关。 b:是过电压的决定因素。对大多数金属来说差不多， 常温下等于0.05V
第8页/共26页
极化曲线 过电压或电极电势与电流密度之间的关系
E逆 = E0 E不可逆 = E过
随着电流密度的增大， （1）两电极上的过电压 增大。 （2）阴极电极电势变小， 阳极电极电势变大。使外 加电压增加，额外消耗了 电能。
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。