新型结构电解槽技术的研发及工业应用
电解槽技术研究及创新
第３８卷第６期２０２０年１２月中 国 锰 业ＣＨＩＮＡ′ＳＭＡＮＧＡＮＥＳＥＩＮＤＵＳＴＲＹＶｏｌ．３８Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０２０收稿日期：２０２０－０８－２０作者简介：刘益宏（１９６６－），男，重庆人，高级工程师，从事电解锰生产及研究。
Ｅ ｍａｉｌ：１３１２７１２４８３＠ｑｑ．ｃｏｍ。
电解槽技术研究及创新刘益宏１，黄 健２（１．四川省讯益节能科技有限公司，四川成都 ６１００００；２．贵州省新材料研究开发基地，贵州贵阳 ５５０００２）摘 要：电解锰的生产在中国已有６０多年历史，工艺技术和装备随着产能的增加在不断进步，但是生产核心装备———电解槽的技术进步不大。
针对目前电解槽现状，研究解决电解槽清槽时的脏、乱、差问题；解决电解槽电解反应混乱带来的返酸，返碱，电效低下；研究通过改变电解槽结构，使电解液ｐｈ值稳定在７～７．５，使电解反应平稳有序，实现节能降耗和清洁生产。
关键词：节能；清洁生产；一体化电解槽中图分类号：ＴＦ８２１ 文献标识码：Ｂ ｄｏｉ：１０．１４１０１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００２－４３３６．２０２０．０６．０１３０ 前 言传统电解槽材质为木质或塑料，且假底在槽体下方。
隔膜架底面和假底的平面结合是该电解槽密封面。
随着使用时间的增长、温度的变化，电解槽这两部分容易变形而产生裂纹，导致密封性变差，电解槽漏酸。
温差大的地区，更容易出现此类问题，因为假底长期在４０℃的槽液里，而隔膜架会在０℃放置，由于线膨胀系数不一致而变型。
电解槽体３００ｍｍ以下为储存阳极泥和阳极液的假底，此结构电解槽不易散热，电解液的流动性差。
带来两个后果：一是浓度极差增大；二是电解槽液温度偏高不易控制。
假底内产生大量的渣，工人必须下槽进行清理，一种方式是用铁铲将渣铲出电解槽，另一种方式将渣从电解槽底出口通入沟道和阳极液池，但生产环境都非常的脏乱差，还会经常造成阳极沟道和池子堵塞。
正因为上述缺陷，导致管理、技术指标（槽温、ｐＨ值、锰浓度）一直处于被动调控状态，从而带来生产环境脏、乱、差等一系列问题［１］。
新型阴极结构高效节能电解槽
四、关于新型阴极结构电解槽的电流效率问题
使电流效率降低的因素很多，其中，阴极铝液面稳定性好坏对电 流效率的高低有重要影响。新型阴极结构电解槽由于能使电解槽 阴极铝液面的稳定性有所改善，因此，有利于提高铝电解的电流 效率。但是由于新型阴极结构电解槽极距的降低，又有使电流效 率降低的一面。极距越低对电流效率的影响越大，因此，电解槽 的电流效率要看二者的综合效果。
过低的电解质分子比，常常造成电解质过热度的增加，槽帮不长壳， 槽膛宽。
法国彼斯涅电解槽的电解温度都在960℃以上。但电解质的过热度要 严加控制。电解质的过热度一般在8～10℃最好，对于电解质中氟化 锂和氟化钾含量较多的电解槽而言，电解质的电解温度可以低一些。 对电解质中KF的存在对电流效率的影响有待进一步的研究。
的函数
确定后，槽电压即可确定。
七、关于电解质成份在降低铝电解槽槽电压上的作用问题
要想使槽电压降低，则必须降低 在 I 不变的情况下，C R 、 T
E 0 、 a、 c、 IR a、 IR c、 IR e E 0 、 a、 c、 R a、 R c、 re
都使
减小；
如果电解槽保持原槽电压不变，这些数值降低，这时必须使极距增加。 I 增加，如果不是增加很大，基本上不会使 IR a、 IR c 有很大的变化。
三、关于新型阴极电解槽热平衡问题，以及槽内衬保温结构设计的原则
电解槽的主要功能和应用领域
电解槽的主要功能和应用领域电解槽是一种用于电解过程的装置，主要用于电解金属、电镀、电解精炼以及电池制造等领域。
本文将详细介绍电解槽的主要功能和应用领域。
一、电解槽的主要功能1. 金属提取和精炼：电解槽广泛应用于金属提取和精炼领域。
在电解槽中，通过电解反应将金属离子还原成纯金属，从而实现金属的提取和精炼。
例如，铝电解槽用于铝的提取、铜电解槽用于铜的提取等。
2. 电镀：电解槽也用于电镀领域，通过电解将金属离子沉积在工件表面，形成一层金属覆盖层，从而实现电镀效果。
电解槽在电镀行业中具有重要的作用，广泛应用于汽车制造、电子产品制造、航空航天等领域。
3. 电池制造：电解槽在电池制造中也有重要的应用。
例如，锂电池的制造过程中需要使用电解槽进行电解反应，将金属锂离子还原成金属锂，从而实现锂电池的制造。
二、电解槽的应用领域1. 冶金工业：电解槽在冶金工业中广泛应用，主要用于金属提取和精炼。
例如，铝电解槽用于铝的提取，铜电解槽用于铜的提取等。
电解槽在冶金工业中起到了关键的作用，提高了金属提取和精炼的效率。
2. 电子行业：电解槽在电子行业中主要用于电镀领域。
例如，电子产品制造中的金属外壳电镀、电子线路板电镀等都需要使用电解槽。
电解槽能够实现金属覆盖层的均匀沉积，提高电子产品的外观质量和性能。
3. 汽车制造：电解槽在汽车制造中也有广泛的应用。
例如，汽车零部件的电镀、汽车车身的防腐蚀处理等都需要使用电解槽。
电解槽能够实现金属覆盖层的沉积，从而提高汽车零部件的耐腐蚀性和外观质量。
4. 能源领域：电解槽在能源领域中也有重要的应用。
例如，锂电池的制造过程中需要使用电解槽进行电解反应，将金属锂离子还原成金属锂，从而实现锂电池的制造。
电解槽在能源领域中起到了关键的作用，推动了新能源技术的发展。
5. 环境保护：电解槽在环境保护中也有一定的应用。
例如，废水处理过程中，可以使用电解槽进行电解反应，将废水中的有害物质转化成无害物质，从而实现废水的净化处理。
乙烯基酯树脂混凝土铜电解槽的研制及应用
收稿日期: 2010 - 10- 26 作者简介: 刘肃 ( 1968- ) , 男, 湖南汨罗人, 高级工程师, 现从事防腐材料及设备的开发研究工作, E - m ai:l llliusu@ 126. com
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刘肃, 等: 乙烯基酯树脂混凝土铜电解槽的研制及应用
2010年第 4期
表 1 乙烯基酯树脂性能表
表 2 正交试验 L9( 34 )三水平四因素水平 表
因素 A 因素 B 因素 C 水平 树脂 + 助剂 石英粉料 砂率
(% )
(% ) (% )
因素 D 养护方法
1
11. 5
10
35
常温养护 24h
2
13. 5
15
45 常温养护 16h 50 8h
3
15
20
55 常温养护 16h 60 8h
表 3 正交试验各组树脂混凝土试块测试结果表
以江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂电解车间
用传统法电解槽为例, 设备内所盛介质温度为 65 ~ 70 , 为含硫酸 180g /L 左右及铜、砷、锑、铋 等离子 的 硫酸 铜溶 液, 设备 是 外尺 寸 为 5900 1720 1330, 内尺寸为 5760 1600 /1400 1170的 敞口槽式设备, 设备自重 约 7,t 设备所盛介 质约 9,t 设备上架设的铜阳极板、阴极板、导电板等约 21. 2,t 电解槽支撑梁间距 3900mm。玻璃钢筋增强 乙烯基酯树脂混凝土电解槽的配筋参考钢筋混凝土 电解槽的配筋进行玻璃钢筋的配筋设计, 并通过有 限元分析建立计算机模型进行分析并较核强度。选 用的玻璃钢筋性能见表 5。
A 3B3C2D1
71. 3
通过正交试验分析可得, 乙烯基酯树脂混凝土 的最佳配合比为 A1B2C2D3, , 即树脂与助剂的含量 为 11. 5% , 粉料含 量为 15% , 砂 率为 45% , 常 温养 护 16h后再进行 60 处理 8h, 方案最佳。
电解槽行业发展现状
电解槽行业发展现状电解槽是一种重要的化工设备，广泛应用于电镀、冶金、化工等行业。
随着我国经济的快速发展和工业化进程，电解槽行业也得到了长足的发展和壮大。
随着技术的不断进步和市场需求的增加，电解槽行业正处在快速发展的阶段，取得了一系列的成就。
一、电解槽行业的发展历程电解槽是一种将电能转化为化学能的设备，其原理是通过电流在电解质溶液中引起氧化还原反应，实现金属离子的还原或氧化。
电解槽行业起源于19世纪初，最初主要应用于电镀行业。
随着冶金、化工等行业的不断发展，电解槽的应用领域也不断拓展，技术逐渐趋于成熟。
二、电解槽行业的技术创新随着科技的进步和市场需求的变化，电解槽行业的技术也在不断创新。
传统的电解槽设备已逐渐被高效节能、智能化的电解槽所取代。
新型电解槽不仅在结构设计上更加合理，还在材料选择、生产工艺等方面进行了优化，大大提高了设备的稳定性和效率。
三、电解槽行业的市场需求随着我国工业化进程的加快，电解槽行业的市场需求也在不断增加。
电解槽作为一种重要的化工设备，被广泛应用于金属冶炼、电镀、化工合成等领域。
随着市场对产品质量和生产效率要求的提高，电解槽行业也将迎来更大的发展空间。
四、电解槽行业的发展趋势未来，电解槽行业将继续朝着智能化、绿色化的方向发展。
随着环保意识的增强和法规的不断完善，电解槽行业将更加注重节能减排和资源循环利用。
同时，随着科技的不断革新，电解槽行业也将不断推出更加智能化的设备，提高生产效率和产品质量。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，电解槽行业正在经历快速发展的阶段，技术不断创新，市场需求不断增加。
未来，电解槽行业将以更加智能、绿色的形象呈现在人们面前，为我国工业发展做出更大的贡献。
氯碱行业中新型电解槽技术的应用前景评估
氯碱行业中新型电解槽技术的应用前景评估氯碱行业是指以亚氯酸盐、氯化氢和烧碱为主要产品的化工行业。
目前，氯碱行业采用的主要电解槽技术有氯碱法电解槽和膜法电解槽。
近年来，随着科技的进步和环境保护意识的提高，新型电解槽技术在氯碱行业中的应用日益受到关注。
新型电解槽技术指的是相对于传统的氯碱法电解槽和膜法电解槽而言，使用新材料、新结构和新工艺的电解槽技术。
其应用前景评估主要从以下几个方面进行分析。
首先，新型电解槽技术可以提高生产效率。
传统的氯碱法电解槽和膜法电解槽在生产过程中有着一定的限制，如电解产氯效率不高、电解产碱成本高等。
而新型电解槽技术可以通过改进电解槽结构和优化工艺流程，提高电解效率和降低成本，从而提高生产效率。
例如，采用新型电解槽技术可以降低氯碱法电解槽的电解电压，提高电解产氯效率，减少能源消耗。
其次，新型电解槽技术可以改善产品质量。
电解槽是氯碱行业中生产碱液和氯气的主要设备，其性能和结构对产品质量有着重要影响。
传统的电解槽存在着一些问题，如电解膜老化、电解液污染等，对产品质量产生影响。
而新型电解槽技术通过改进材料和结构，可以减少电解液的污染和膜的老化，提高产品质量。
同时，新型电解槽技术还可以实现碱液和氯气的高纯化，提高产品的附加值。
第三，新型电解槽技术可以降低能源消耗和环境排放。
氯碱行业属于能耗型产业，消耗大量能源和水资源，同时还会产生大量的废水和废气。
传统的电解槽技术在能源消耗和环境排放方面存在一定的局限性。
而新型电解槽技术可以通过改进工艺流程和提高能源利用率，降低能耗和环境排放，实现可持续发展。
例如，膜法电解槽技术可以实现碱液和氯气的同步生产，减少能源浪费和环境污染。
最后，新型电解槽技术还可以提高工业安全性。
氯碱行业属于高危行业，电解槽是生产过程中的重要设备，安全性是一个重要的考虑因素。
传统的电解槽存在着一些安全隐患，如腐蚀性强、爆炸风险大等。
而新型电解槽技术可以使用新材料和新工艺，提高电解槽的安全性能，减少事故发生的概率，保障工业安全。
新型结构电解槽焙烧与启动方法的应用与探讨
新型结构电解槽焙烧与启动方法的应用与探讨新型结构电解槽阴极结构明显不同于普通电解槽，针对新型结构电解槽特点，文章介绍了新型结构电解槽铺焦、焙烧、启动的方法及电解槽启动初期电压调整和操作方面的情况。
标签：铝电解槽；焙烧；启动；方法前言铝电解槽的焙烧方法目前一般分为焦粒焙烧、铝液焙烧、燃气焙烧三类。
其中，焦粒焙烧为大型预焙阳极电解槽普遍采用的方法。
但是随着铝电解技术的不断发展，新型阴极结构电解槽不断涌现。
采用新型阴极后，电解槽的阴极不在同一个平面上，各种阴极结构也不尽相同，焙烧启动方法必须在原传统焙烧方法的基础上改进，为此摸索试验出一套适宜的焙烧启动工艺势在必行。
我们根据新型阴极的结构特点，结合以前的焙烧启动方案，制定了一套适合的焙烧启动方案——两级分流焦粒焙烧空腔装炉灌电解质湿法启动工艺。
1 生产实践1.1 铺设焦粒挂阳极方法对于电解槽阴极表面凸起之间的凹槽，我们采用了装填电解质碎块的方法，表面填平至与阴极炭块凸台顶面齐平。
采用筛板法铺设焦粒锥，落下阳极压实。
相对于采用焦粒或阳极碎块填充凹槽的做法，本方法在启动时产生的炭渣量大大减少。
相对于刮板法铺设凸台上焦粒层的做法，本方法使得阳极与焦粒接触更加充分均匀，保证了各组阳极电流的均匀分布。
（见图1、图2）1.2 两级分流焙烧由于阴极仅凸台与阳极通过焦粒层接触，接触面积减少为普通槽的二分之一，因此在以往采用的槽内分流的基础上，我们增设一套槽间分流装置。
原槽内分流是采用在同一台槽的每组阳极钢爪与阴极钢棒端头之间焊接铁质分流片，我们在保留该分流片的基础上，专门设计制作了槽间分流器，安装在通电焙烧槽的B面阳极母线与下一台相邻槽的立柱母线之间。
两级分流加大了分流量，在电解槽通电之后，冲击电压控制在4V之内，降低了瞬间巨大电流对阴极炭块凸台的冲击，使之得到保护。
1.3 湿法无效应启动铺焦挂极之后，装炉采取空腔装炉的方式，启动采用灌电解质湿法无效应启动方案。
这种方案保证了焙烧温度均匀，启动过程安全平稳。
电解槽行业发展现状
电解槽行业发展现状电解槽是一种用于电解法生产的设备，广泛应用于化工、冶金、电镀和环保等领域。
随着近年来我国工业化和城镇化的快速发展，电解槽行业也得到了迅猛的发展。
目前，我国电解槽行业的发展现状主要表现在以下几个方面：一、技术水平不断提升。
随着科技的不断进步和应用，电解槽行业的技术水平得到了显著提升。
新型电解槽设备的研发不断推动行业的发展，提高了生产效率和产品质量，同时也减少了能源消耗和环境污染。
二、产业结构不断优化。
随着我国制造业的转型升级和产业结构调整，电解槽行业也在不断优化产业结构，加快了技术创新和产品研发力度。
具备自主知识产权的企业逐渐增多，市场竞争力也在逐步提升。
三、市场需求稳中有升。
随着我国经济的持续增长和城镇化进程的推进，电解槽行业的市场需求呈现出稳中有升的趋势。
特别是在新能源、环保和高端装备等领域，对电解槽的需求逐渐增加，市场前景十分广阔。
四、国际市场竞争激烈。
随着全球化进程的加快，电解槽行业的国际市场竞争也变得越来越激烈。
我国电解槽企业需要不断提高自身的技术水平和产品质量，积极参与国际市场竞争，扩大出口规模，提升国际竞争力。
五、环境保护压力增大。
随着全球环境污染问题的日益严重，电解槽行业也受到了更大的环境保护压力。
我国相关部门对环保要求越来越严格，电解槽企业需要积极采取节能减排的措施，降低对环境的影响。
综上所述，目前我国电解槽行业正处于一个快速发展的阶段，虽然存在一些挑战和困难，但也有着广阔的发展机遇。
未来，电解槽行业将继续围绕技术创新、产业升级和环境保护等方面发展，努力提升核心竞争力，实现可持续发展。
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第９卷增刊２０１０年６月
材料与冶金学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ
ＶｏＬ９Ｓｌ
Ｊｕｎｅ２０１０新型结构电解槽技术的研发及工业应用
刘风琴１，顾松青２
（１．中国铝业股份有限公司郑州研究院，郑州４５００４１；２．中国铝业股份有限公司，北京１０００８２）
摘要：总结了近年来中铝公司新型结构电解槽技术的研发历程及工业试验结果．中铝公司首次提出通过改变阴极结构和性能，采用可湿润阴极、设置水平网络沟槽及蓄铝池结构系统的新型结构电解槽的技术思路，并于２００５年在４０００Ａ自热式电解槽上试验成功，形成了新型结构电解槽的技术原型．在随后的几年内设计、安装了１６０ｋＡ新型结构电解槽系列，并进行了工业试验，验证了新型结构电解槽技术工业应用的可行性．工业试验结果证明，该项技术大大抑制了由于磁场引起的铝液层的流动和波动，为铝电解槽降低极距和槽电压提供了基本条件和技术支撑，从而实现大幅度节能．同时，还首次提出了新型结构电解槽实现保温节能和零阳极效应系数的技术理念，通过提高能量利用率和加强保温，实现电解槽的热平衡．经过持续优化，目前已将该项技术应用于不同容量的电解槽上，形成了整套生产操作和控制技术．
文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－６６２０（２０ｌＯ）ｓ１－００１７－０３
霍尔一埃鲁特冰晶石熔盐电解炼铝法自
１８８８年诞生以来，一直是工业上大规模炼铝的唯
一方法，但是电能利用率不足５０％是当前该生产
技术的重大缺陷．铝电解工业是一个高耗能的行
业，受资源、能源和环境等多种因素的制约，降低
吨铝电耗和提高铝电解槽的电流效率，实现铝电
解生产的高效、低耗、长寿、低污染，是现代铝工业
技术垄垦竺亨苎謇皂‘。
…．，．．………。
图ｌ近年来中国铝电解工业电耗指标的变化我国铝电解技术自上世纪九十年代自主研发一
…～……………………。
２８０ｋＡ大型预焙电解槽技术以来，铝电解技术的的磁场依然对槽内的铝液有很大的影响，铝液形发展突飞猛进，特别是铝电解槽热、电、磁力特性成的漩涡和铝液面波动，迫使铝电解槽保持高极及磁流体数学模型的研究、计算机控制、炭素电极距操作・
材料、工艺操作及配套技术等方面都取得了一系高极距间电解质电阻产生大量的热不仅增加列重大技术成果．以先进铝电解工艺、高质量炭素了电解槽保持热平衡的难度，同时也降低了电能材料以及控制技术为核心的大容量预焙电解槽已利用率，造成现有的电解槽只能变成散热型、高耗经成为国内现代铝电解的主流槽型，我国整体铝能生产设备．
电解技术水平已经跨人世界先进行列．因此只有革命性地改变铝电解槽结构和生产但是，目前国内外大部分电解铝企业吨铝直工艺，减弱或消除槽内铝液的磁流体波动，才有可流电耗仍高达１３０００．１３５００ｋ％，平均电能利用能大幅度降低极距和无功能耗，提高电能利用率．竺堡妻竺黧二竺％・图１是近年来中国平均吨铝１新型结构电解槽技术的前期研究电耗的变化情况．
……………一一…………
由此可见，铝电解过程输入的电能利用效率新型结构电解槽技术的开发历经基础性研究较低，约有一半转化为热散发掉了，这主要是因为阶段、４０００Ａ自热式新型结构电解槽试验研究、当前大型铝电解槽的结构和设计技术、工艺操作１６０ｋＡ新型结构电解槽工业试验、新型结构电解条件所决定的．保持较高铝水平的生产工艺对电槽技术在不同容量普通电解槽上的推广应用共４解槽母线设计的要求很高，为了最大限度地保持个阶段的研发工作，前后已历经１０年．
电解槽磁场分布的均匀性及最低的垂直磁场，不１．１基础性研究
惜设计复杂的铝母线配置．即便如此，大电流产生２０００—２００２年，郑州轻金属研究院进行了新万方数据
万方数据
万方数据
新型结构电解槽技术的研发及工业应用
作者：刘风琴， 顾松青
作者单位：刘风琴(中国铝业股份有限公司,郑州研究院,郑州,450041)， 顾松青(中国铝业股份有限公司,北京,100082)
刊名：
材料与冶金学报
英文刊名：JOURNAL OF MATERIALS AND METALLURGY
年，卷(期)：2010,09(z1)
本文链接：/Periodical_clyyjxb2010z1006.aspx。