电解铝厂生产工艺流程简介(ppt 63页)
铝厂电解车间的工艺流程
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在进行铝厂电解车间的生产之前，需要进行充分的准备工作。
电解铝生产工艺流程
电解铝生产工艺流程电解铝是一种利用电解法生产的铝产品。
其工艺流程主要包括铝矾土的选矿、熔炼、电解、精炼等步骤。
以下是电解铝生产工艺流程的具体说明。
首先是铝矾土的选矿。
选矿工序是将铝氧化物和硅氧化物等杂质从铝矾土中分离出来。
一般选用石磨碾矿的方法将铝矾土研磨成约150微米的粉末，然后用洗涤机将其洗涤，去除其中的细粉末和水溶性杂质。
然后是铝矾土的熔炼。
选矿后的铝矾土通常含有氧化铝、氧化铁等物质。
熔炼工序是将铝矾土经高温熔炼，使其中的氧化铝溶解在熔体中，并与残留的硅酸盐等杂质反应生成铝硅合金和冶炼渣。
熔炼炉一般采用电阻炉或转炉进行。
接下来是电解。
熔炼后得到的铝硅合金和冶炼渣被铝水分离器分离，然后通过导槽和导丝输送至电解槽中。
电解槽内有多根悬挂在电解液中的铝阳极和铝阴极。
在电解槽中，通过外加电流，将铝氧化物分解成铝阳离子和氧离子。
铝阳离子在被还原成金属铝的同时会释放出氧气。
铝金属在阴极上沉积，形成电解铝。
最后是精炼。
经过电解得到的电解铝还含有很多杂质，需要进行精炼。
精炼的方法有多种，如气体分离法、蒸汽分离法等。
其中，气体分离法是常见的一种方法。
该方法利用电解铝与气体反应的性质将杂质从电解铝中分离出来。
严格控制精炼参数，可以使电解铝达到高纯度要求，从而适用于制造航空航天、电子元器件等高要求的产品。
总之，电解铝的生产工艺是通过选矿、熔炼、电解和精炼等步骤将铝矾土转化为纯净的铝产品的过程。
这一工艺流程充分利用了电解和化学反应的原理，使铝矾土中的氧化铝得以回收和利用，同时实现了对杂质的高效分离和精炼，使得电解铝产出的产品具有高纯度、高品质的特点。
电解铝的生产工艺在现代铝工业中起到了非常重要的作用。
电解铝ppt
一、铝电解的基本知识
图3.1 上世纪60～80年代以前广为使用现仍有少量存在的 侧插阳极棒自焙阳极电解槽
一、铝电解的基本知识
图3.2 上世纪60～80年代广为使用的上插阳极棒 自焙阳极电解槽
在上世纪60～70年代，上插棒自焙阳极电解槽在世界范围内得到了很大发展， 其电解槽的最大电流强度达到了170～180kA。
此外，还有两个重要的辅助环节：
(1) 炭素电极制造 (2) 氟盐生产
二、铝电解生产的基本原理
Anode reaction: 2Al2O2F62- +C → CO2+4AlF3 +4e-
Cathode reaction: AlF63- + 3e- → Al + 6FAlF4- + 3e- → Al + 4F-
二、铝电解生产的基本原理
1 铝电解的电流效率
q= 0.3356It×10-3
式中 q—每台电解槽的铝产量 I—系列电流，A t—电解时间，h
七、铝电解槽电流效率
1.1 铝电解槽电流效率降低的原因
1.二次反应，铝从阴极表面溶解（物理的或化学的）
Al CO2 CO Al2O3
二、铝电解生产的基本原理
一、铝电解的基本知识
Héroult申请专利的铝电解槽简图 1887年的Héroult专利电解槽简图 (1886年4月23日)
一、铝电解的基本知识
4国内外工业铝的生产现状
铝电解槽作为熔盐电解法炼铝的最主要设备，自 发明以来发生了很大变化。首先是结构发生了较 大变化,这主要表现在阳极最终由自焙型逐渐演变 为预焙型; 最直观和最重要的变化还当属电解槽 容量(尺寸，电流强度)的变化。
电解铝生产工艺流程和产污环节
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电解铝生产工艺流程图
电解铝生产工艺流程图电解铝是通过电解氧化铝溶解于熔融的氟化铝溶液中制取铝金属的一种工艺。
下面是电解铝的生产工艺流程图：首先，将原油经过破碎、磨细后，与石灰石、食盐等混合物一起煅烧成氧化铝。
然后，经过浮选、提纯等工艺进行提纯，得到纯度较高的氧化铝粉末。
接下来，将氧化铝粉末与氟化铝等物料混合，放入电解槽中。
电解槽由炭块阳极、炭块阴极和浸没在熔融的氟化铝溶液中的铝槽中构成。
阳极是铝板制成的，而阴极是由石墨或钢制成的，两者之间隔着一定距离，形成电解贞。
然后，在电解槽中注入熔融的氟化铝溶液，使其溶解成低温电解质。
在施加过电流的条件下，氧化铝在阳极被还原成氧气并释放，而金属铝在阴极上被电解析出来，并沉积在铝槽底部。
随着电流的流动，阴极上的铝层逐渐增厚，最后达到一定厚度后，可以抽取出来，经过过滤、除杂、浇铸等工艺处理，得到纯度较高的铝锭。
在整个过程中，需要注意调节电解槽中的氟化铝浓度、温度、电流密度等参数，以保证电解反应正常进行。
此外，废气处理也是必不可少的环节，以减少对环境的污染。
电解铝生产工艺流程图如下：原油|↓破碎、磨细|↓煅烧|↓氧化铝粉末|↓浮选、提纯|↓纯度较高的氧化铝粉末|↓与氟化铝等物料混合|↓放入电解槽|↓注入熔融的氟化铝溶液|↓电解贞形成|↓施加过电流|↓氧化铝被还原为氧气并释放，金属铝被电解析出并沉积在铝槽底部|↓抽取、过滤、除杂、浇铸等处理|↓纯度较高的铝锭通过电解铝的生产工艺，可以高效、环保地制取出纯度较高的铝金属，满足人们对于铝材的需求。
同时，电解铝工艺还可以循环利用氧化铝废料，减少对资源的消耗。
电解铝冶炼工艺流程简介
电解铝冶炼工艺介绍
一、电解铝的基本原理和工艺过程
电解铝就是通过电解得到金属铝。
现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝熔融电解法。
熔融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃～970℃下，在电解槽内进行电化学反应。
阳极主要产物是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘，该气体需经过净化处理后排空。
阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从电解槽内抽出，送至铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等。
二、电解铝工艺简图。
电解铝介绍文档ppt
二、铝电解节电的基本原理
一、铝电解的基本知识
5、铝工业发展趋势
近几年世界铝产量和消费量
万吨
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2006 2007 2008 2009 2010(预计) 世界铝产量 世界铝消费量
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 中国 俄罗斯 加拿大 澳大利亚 美国 330 300 197 1285
抚顺铝厂——中国最早的铝厂 百色平果铝厂——中铝公司 贵州铝厂 ——中国铝业公司 青海铝厂——中国铝业公司 青铜峡铝业集团公司 云南铝业股份有限公司 包头铝业集团公司 总电投集团旗下的铝厂 兰州铝业股份有限公司和兰州连城铝业有限公司 郑州铝厂——中国铝业公司
一、铝电解的基本知识
二、铝电解生产的基本原理
现代铝工业有三个主要生产环节：
(1) 从铝土矿提取氧化铝 (2) 用冰晶石－氧化铝熔盐电解法生产铝。电解产物，阴
极上是液体铝，阳极上是气体CO2和CO，在工业电解槽内， 电解质通常由95%wt冰晶石和5%氧化铝组成，电解温度为 950～970℃。铝液用真空抬包抽出后，经过净化和过滤， 烧铸成商品铝锭，其纯度可达到9.5%~99.8%。生产1吨铝 所需的工业氧化铝量大约是1.92～1.94吨。 (3) 铝加工
一、铝电解的基本知识
Hé roult申请专利的铝电解槽简图 (1886年4月23日)
1887年的Hé roult专利电解槽简图
一、铝电解的基本知识
4国内外工业铝的生产现状
铝电解槽作为熔盐电解法炼铝的最主要设备，自
电解铝厂生产流程简介
一、铝的性质及用途
二、电解生产原材料及原理简介 三、主要生产系统及其工艺
一、铝的性质与用途
1.铝的性质 铝的密度在常温下为2.7（液态时为2.3），是铜和铁的三分之 一，其熔点为660℃左右。 铝具有良好的耐腐蚀性。铝表面在空气中很快生成一层光滑 致密的氧化铝薄膜，使其内部免受氧化，增强了铝的防腐能 力。 铝是一种良好的导电材料。 铝具有良好的导热和反光性能。 铝具有良好的延展性和可塑性。 铝的再利用率高。 铝易与其他金属组成合金。这些合金既可保持铝的某些特性， 又可显著提高其机械性能。
3、铝电解质及其性质
• 在电解生产过程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的 重要条件之一。液体电解质即指冰晶石－氧化铝均匀熔融体， 其主要成分是冰晶石（占85%左右）。 • 冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，称为分子 比。正常生产过程中，电解质的分子比一般保持在2.4左右， 呈弱酸性。 • 冰晶石理论上讲，在电解过程中是不消耗的，但实际上由于 冰晶石中的氟化铝被电解液中的水分分解，或自身挥发；氟 化钠被电解槽内衬吸收以及操作时的机械损失等原因，在生 产过程中是有一定损耗的。 • 冰晶石在熔点处的密度为2.112g/㎝3
氧化铝浓相输送—以压力罐为中心，以压缩空气为动力， 通过浓相管路实现把氧化铝输送到现场贮仓。
氧化铝仓库
加料
下料
浓相输送
氧化铝料仓
烟气净化系统
• 烟气净化——以除尘器为中心，利用电解生产的原料Al2O3对烟气中
的有害成分（氟化物）进行吸附（ Al2O3 +6HF=2AlF3+3H2O），利 用VRI反应器使吸附剂（ Al2O3）能够与烟气充分接触，从而达到降
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2、电解生产原理
➢ 现代铝工业生产，普遍采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。 它的主要设备是铝电解槽。
➢ 化学反应式：2Al2O3(溶解的)+3C（固）＝4Al（液）+3CO2
➢ 在冰晶石－氧化铝融盐电解法中，熔融冰晶石是溶剂，氧 化铝作为溶质溶解在其中，以碳素材料作为阴、阳两极。 通入强大的直流后，在两极间发生电化学反应，阴极上的 产物为铝液，阳极上的产物为二氧化碳等气体。
器、储槽和管路等。
➢ 食品包装材料 仓库储槽、容缸、食品罐头盒子、零用包 装铝箔。
二、电解生产原材料及原理简介
1.铝电解生产所用的原材料大致分三类：
原料－氧化铝：熔点为2050℃、沸点为3000 ℃，它的流动 性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔体中。 熔剂――氟化盐（它包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、 氟化钙、氟化锂等） 阳极材料――预焙炭块
各生产单位之间的关系
自 备 电 厂
交 流 电
净 化 系 统
载 氟 料
新鲜氧化铝
烟 气
氧 化 铝 仓 库
整 流
直流电 载氟氧化铝
供风
空 压
站
阳极组
原 铝
阳
铝
极
铸
产
组
造
品
装
厂
（一）、动力分厂
➢ 动力分厂主要任务：就是负责公司内部所有单位的 （生产和生活）用电、用水和用风，并负责电解槽 计算机控制系统的维护。
阳极效应的利和弊
➢ 利：洁净槽底，规整炉膛，清理阳极底掌，校正Al2O3 浓度，清洁电解质。
➢ 弊：浪费大量电耗、人力、物力，严重时烘化炉帮，使 系列最大负载值增加。
换极作业
出铝作业
运铝
（三）铸造分厂
➢ 主要任务：是企业的加工中心，在这里实现了原 铝的成型和品位的调配与确定。
➢ 经济指标：控制烧损率不大于0.6%
➢ 通入直流电的目的：一方面是利用它的热能将冰晶石熔化 呈熔融状态，并保持恒定的电解温度；另一方面是要实现 电化学反应。
3、铝电解质及其性质
➢ 在电解生产过程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的 重要条件之一。液体电解质即指冰晶石－氧化铝均匀熔融体， 其主要成分是冰晶石（占85%左右）。
➢ 冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，称为分子 比。正常生产过程中，电解质的分子比一般保持在2.4左右， 呈弱酸性。
➢ 工艺流程：
氧化铝
冰晶石
氟化盐
阳极炭块
废气
阳极气体 气体净化 载氟氧化铝
电解槽 铝液 送铸造
直流电能
电解生产掠影
➢。
串联式预焙阳极电解槽
槽控机
打壳
下料
铝电解生产主要操作
➢ 阳极更换 ➢ 出铝 ➢ 熄灭阳极效应 ➢ 抬母线 ➢ 原铝/电解质水平测量等
阳极效应：是电解过程中发生在阳极上的特殊现象，随着电 解质中氧化铝含量的降低，电解质对阳极碳块的湿润能力 下降，电解反应所产生的气体排不出来，聚集在阳极下方， 形成气膜，使槽电压急剧上升，俗称阳极效应。
➢ 铝易与其他金属组成合金。这些合金既可保持铝的某些特性， 又可显著提高其机械性能。
2.铝的用途 ➢ 可做轻型结构材料 如：汽车、国防工业、宇宙、航天工业。 ➢ 建筑工业材料 如：铝合金型材。 ➢ 电气工业材料 制造电线、电缆、电容器、整流器、母线。 ➢ 耐腐蚀材料 在化学工业上常用铝及其合金制造各种反应
工艺流程图
原铝预调包
炉前
调包配料
烟气排放 精炼搅拌
电解槽
铝灰
灰渣分选
★粉尘排放■废渣排放
打渣 ﹌噪音 打印 接收
调流控流 水冷却
取样打眼生产清炉扒渣静置堆垛打捆检验入库
说明： 烟气排放粉尘排放废渣排放 ﹌噪声
原铝检斤
原铝入炉
搅拌 扒渣
打眼
控流 打渣
电解铝厂生产工艺流程简介
一、铝的性质及用途 二、电解生产原材料及原理简介 三、主要生产单位及其工艺
一、铝的性质与用途
1.铝的性质 ➢ 铝的密度在常温下为2.7（液态时为2.3），是铜和铁的三分之
一，其熔点为660℃左右。 ➢ 铝具有良好的耐腐蚀性。铝表面在空气中很快生成一层光滑
致密的氧化铝薄膜，使其内部免受氧化，增强了铝的防腐能 力。 ➢ 铝是一种良好的导电材料。 ➢ 铝具有良好的导热和反光性能。 ➢ 铝具有良好的延展性和可塑性。 ➢ 铝的再利用率高。
➢ 冰晶石理论上讲，在电解过程中是不消耗的，但实际上由于 冰晶石中的氟化铝被电解液中的水分分解，或自身挥发；氟 化钠被电解槽内衬吸收以及操作时的机械损失等原因，在生 产过程中是有一定损耗的。
➢ 冰晶石在熔点处的密度为2.112g/㎝3
三、主要生产单位及其工艺
➢ 动力分厂 ➢ 电解分厂 ➢ 铸造分厂 ➢ 净化分厂 ➢ 阳极组装分厂
D、整流机组
整流柜
整流变压器 有载调压变压器
2.空压站
➢ 工艺原理：大气中的空气经空气过滤器除去其灰尘及杂质 后，洁净的空气进入空气压缩机进行多级压缩，达到一定 的压力后，然后进入干燥机进行干燥，干燥后的压缩空气 进入压缩空气管网供用风单位使用。
空压站实物图
空气过滤器 储气罐
主控室
空压机 干燥机
➢ 主要设备是：电解槽、多功能机组等。
➢ 工艺原理：氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，形成具有良好导电性的 均匀熔体，采用碳素材料做阴阳两极，当通入直流电后，即在两极上 发生电化学反应。在阳极上产生阳极气体，阴极上析出液态铝，用真 空抬包周期性从电解槽吸出，送铸造分厂铸重熔用铝锭。电化学反应 过程中，阳极不断消耗，阳极母线不断下降，要进行阳极更换和母线 提升作业，另外通过计算机控制，通过超浓相输送向电解槽定时添加 氧化铝，保证生产连续平稳进行
1.整流所
A、工艺流程：由电厂来的110kV、220kV电压经动力变压
器，变为铝厂所需的10kV电压；通过调压变压器及整流 变压器利用二极管的单向导通性能将交流电变为直流电以 供电解铝的需要。
B、工艺流程图
110KV或 220KV
电解 10KV动力电
C、主要经济指标：整流效率（整流机组输出的直流电量与 输入的交流电量的比值）
3.供水系统
工艺原理：水源地→铝厂蓄水池→由变频泵+工频泵→供 水母管→各用水单位。
（二）电解分厂
➢ 任务：是生产出合格的铝液。
➢ 工艺：冰晶石-氧化铝熔盐电解法。该工艺是由美国的霍 尔和法国的埃鲁1886年分别申请的世界专利。
➢ 主要经济指标：电流效率 、氧化铝单耗 、直流电单耗 、 可比交流电耗 、阳极毛耗 、氟化盐单耗 。