浅谈铝电解生产工艺技术

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电解铝生产技术深入了解电解铝生产过程和技术创新

电解铝生产技术深入了解电解铝生产过程和技术创新

电解铝生产技术深入了解电解铝生产过程和技术创新电解铝生产技术:深入了解电解铝生产过程和技术创新电解铝是一种常见且重要的金属材料,被广泛应用于工业生产和日常生活中。

本文将深入了解电解铝的生产过程和技术创新,以揭示其在当代工业领域中的重要性和发展潜力。

一、电解铝生产过程概述电解铝是通过将铝矿石经过冶炼和电解反应转化为金属铝的过程。

主要步骤包括铝矿石的选矿、熔炼和电解反应。

1. 铝矿石的选矿铝矿石中主要含有赤铁矿、褐铁矿和硬铝石等矿种。

选矿过程通过物理或化学方法分离和提纯矿石,以获得高纯度的铝矿石。

2. 熔炼过程经过选矿的铝矿石将被熔炼成铝的原料。

熔炼一般使用电炉或者氧化铝电解槽进行,通过高温和化学反应,将铝氧化物还原为金属铝。

3. 电解反应熔融态的铝经过电解反应被转化为金属铝。

电解槽中的电解质是一种能导电的盐溶液,通常使用氟化铝和氯化铝等化合物作为电解质。

在电流的作用下,金属铝通过电解质中的离子迁移,被还原沉积在阴极板上,同时释放出氧气。

二、电解铝生产技术创新为了提高电解铝的生产效率、降低能耗并减少环境污染,科学家和企业不断进行技术创新。

1. 新型电解槽设计传统的电解槽结构存在耗能高、损耗大、污染严重等问题。

新型电解槽结构通过优化电解槽设计、改变电解质配方和调整电流密度分布等手段,提高电解效率和铝产量,并减少环境排放。

2. 电解工艺优化通过电解工艺优化,可以降低金属铝的损耗和能源消耗。

例如,通过使用惰性阳极,减少阳极溶解和损耗。

此外,利用新型的保护电流方式和电解液循环系统,可以提高电解效率,降低能源消耗。

3. 资源循环利用电解铝生产过程中产生的氟化铝和氯化铝等废弃物质可以进行资源循环利用。

例如,废氟化铝可用于制备高级氟化物,废氯化铝可用于制备铝盐或其他化工产品。

4. 先进监测与控制系统应用先进的监测与控制系统,实现对电解铝生产过程的精确控制和优化调节。

通过数据的实时采集和分析,可以预测和解决潜在的问题,提高生产效率和产品质量。

铝电解工艺技术分析报告

铝电解工艺技术分析报告

铝电解工艺技术分析报告铝电解工艺技术分析报告一、概述铝电解是指利用电解重铝熔体,通过电解的方式将铝离子还原为金属铝的工艺。

电解铝工艺技术是现代铝工业的重要组成部分,是大规模生产铝的核心技术之一。

二、工艺过程铝电解工艺主要分为铝电解槽和预处理两部分。

1. 铝电解槽铝电解槽是实现铝电解的关键设备,一般采用长方形钢框结构,内衬碳素黑铝质耐火材料。

槽内放置了阳极(炭块)和阴极(石墨块)等。

电解槽中的熔融铝电解液主要由氟化铝和氯化铝等组成。

2. 预处理预处理主要包括氧化、再热、化学分离等步骤。

氧化是将铝块在高温高湿气氛中进行煅烧,使其表面形成一层稳定的氧化铝膜,从而减少阳极消耗。

再热是将氧化的铝块进行加热,使其温度接近熔点,为铝的电解提供条件。

化学分离是将铝块放入滴入槽中,通过化学反应去除杂质,提高铝电解质量。

三、工艺优势1. 节能环保铝电解工艺使用电能进行铝的电解,相比传统冶炼工艺,消耗的能量减少了很多,因此具有节能优势。

另外,铝电解过程中不产生有害气体和废水,对环境污染较小。

2. 产品质量高铝电解工艺能够制备高纯度、高纯净度的铝合金,产品质量稳定可靠。

通过优化工艺参数和控制生产环境,可以获得更好的产品性能。

3. 生产效率高铝电解工艺具有高效率、大规模、自动化程度高的特点,能够实现连续生产,提高生产效率和生产能力。

四、技术挑战与发展趋势1. 能耗进一步降低铝电解工艺目前仍然存在能耗较高的问题,如何进一步降低能耗,提高能源利用效率是亟待解决的技术难题。

开展可再生能源的利用、优化槽电解条件等是未来的研究方向。

2. 提高生产效率尽管铝电解工艺已经具有一定的高效率,但仍然需要进一步提高生产效率,实现更快速、更可靠的铝电解生产。

通过优化槽结构和槽电解条件等来改进生产方式,是实现这一目标的重要途径。

3. 发展高纯度铝生产技术随着高科技行业的快速发展,对高纯度铝的需求日益增加。

因此,开发制备高纯度铝的新工艺技术,提高产品纯度和质量,是未来的发展方向之一。

电解铝 工艺

电解铝 工艺

电解铝工艺电解铝是一种工业上常用的铝的生产工艺。

它通过电解法将铝离子还原成金属铝,从而实现大规模的铝的生产。

本文将详细介绍电解铝的工艺流程和相关知识。

一、电解铝的基本原理电解铝的基本原理是利用电解池中的电解质,通过电流的作用将铝离子还原成金属铝。

在电解铝的过程中,铝离子从电解质中脱离,被电流带动向阴极移动,然后在阴极上还原成金属铝。

而在阳极上,铝原本的产生则发生氧化反应,生成氧气。

二、电解铝的工艺流程电解铝的工艺流程主要包括电解池的搭建、电解质的制备、电流的供应以及产出铝的收集等步骤。

1. 电解池的搭建电解铝的第一步是搭建电解池。

电解池通常由坚固的容器和阳阳极、阴极组成。

阳极和阴极之间要保持一定的距离,以避免短路现象的发生。

阳阳极和阴极的材料也需要选择合适的材质,以保证电解过程的稳定性和高效性。

2. 电解质的制备电解质在电解铝过程中起着重要的作用。

常用的电解质是氟化铝,它能够提供足够的铝离子供电解过程使用。

电解质的制备一般需要将氟化铝溶解在适当的溶剂中,并进行一定的浓缩处理,以获得适合电解的电解质液。

3. 电流的供应电解铝过程中需要大量的电流供应。

电流一般通过外部的电源供应给电解池,然后在阳极和阴极之间形成闭合回路,使电解铝过程能够顺利进行。

为了保证电流的稳定性,通常还会设置一些电流调节装置,用于调整电流的大小和稳定性。

4. 产出铝的收集在电解铝的过程中,阴极上还原出来的铝会逐渐积累。

为了保证铝的纯度和质量,需要定期将阴极上的铝收集起来,并进行一些后续的处理。

收集到的铝可以通过再加工成不同形状的铝材料,用于各种不同的工业应用。

三、电解铝的应用领域电解铝是铝的主要生产工艺之一,广泛应用于各个领域。

铝是一种轻便、耐腐蚀的金属材料,常用于航空、建筑、汽车等行业。

电解铝生产出来的铝材料具有优良的性能,能够满足不同行业对铝材料的需求。

总结:电解铝是一种重要的铝的生产工艺,通过电解法将铝离子还原成金属铝。

电解铝的工艺流程包括电解池的搭建、电解质的制备、电流的供应以及产出铝的收集等步骤。

电解铝的生产工艺流程

电解铝的生产工艺流程

电解铝的生产工艺流程电解铝是指通过电解方法从富铝氧化物中得到金属铝的生产工艺。

其主要工艺流程如下:1. 选矿:从富铝矿石中选取含铝量较高的矿石作为原料。

常用的富铝矿石有波克岩、脉石矿等。

2. 粉碎和磨细:将选矿得到的铝矿石进行粉碎和磨细,使其颗粒度适合后续的工艺要求。

3. 提纯:通过矿石的酸浸、碱浸等方法,去除其中的杂质,提高铝的纯度。

常用的提纯方法有熔融法、氢化法、溶液浸出法等。

4. 溶解和搅拌:将提纯后的铝矿石与氢氧化钠溶液混合,进行搅拌使其充分溶解。

5. 沉淀:通过对溶解液进行加热、搅拌和过滤,使其中的杂质和颗粒物沉淀到底部,得到含铝的溶液。

6. 电解槽:将含铝溶液注入电解槽中,电解槽一般由炭块和炭块之间嵌入的炭质电极组成。

在电解过程中,阴极吸收阴离子,产生金属铝;阳极吸收阳离子,同时氧化成氧气。

7. 分离和收集:经过一段时间的电解,金属铝会在阴极上以形成铝屑状。

通过机械或手工方法,将铝屑从电解槽中分离,并进行收集。

8. 精炼和浇铸:收集的铝屑会进行进一步的精炼处理,去除其中的杂质。

然后,将精炼后的铝液浇铸成铝坯或铝合金。

9. 加工和制造:经过精铸的铝坯可进一步进行加工和制造,生产不同形状和规格的铝制品。

加工方法常见的有冲压、挤压、铸造等。

10. 检测和包装:对生产出的铝制品进行质量检测,确保其符合相关的标准和要求。

然后进行包装,以便储运和销售。

综上所述,电解铝的生产工艺流程包括选矿、粉碎和磨细、提纯、溶解和搅拌、沉淀、电解槽、分离和收集、精炼和浇铸、加工和制造、检测和包装等步骤。

每个步骤都起着关键的作用,确保最终产品的质量和性能。

电解铝的生产工艺流程

电解铝的生产工艺流程

电解铝的生产工艺流程电解铝是一种通过电解工艺制取的纯度较高的铝金属。

其生产工艺流程包括原料准备、电解槽准备、电解过程和产物处理等几个步骤。

首先,原料准备是电解铝生产的第一步。

主要原料是铝矾土,其含有较高的氧化铝(Al2O3)。

首先将铝矾土煅烧,使其转化为氧化铝粉末。

然后将氧化铝粉末与氢氟酸反应,生成铝氟化物溶液。

再经过铝氢氧化反应,转化为金属铝氧。

接下来,进行电解槽准备。

电解槽是电解铝生产的核心设备,由碳素材料制成。

电解槽分为阳极和阴极两部分,其间隔放置电解质。

阳极部分是用铝氧进行涂层处理,以提高阳极的耐腐蚀性能。

阴极部分则是由纯铝制成。

然后,进行电解过程。

电解槽中倒入电解质,即铝氧化物的熔盐。

熔盐具有良好的导电性能,可作为电解质媒介,将阳极和阴极连接起来。

在电解槽中通电,通过电解作用,使阴极上的金属阳离子还原成纯铝,并在阴极上析出。

最后,进行产物处理。

在电解槽中,由于电解过程中会生成气体和杂质,需要进行相应的处理。

首先是除杂。

通过不断搅拌电解槽中的溶液,将杂质颗粒从电解槽中集中出来。

然后是除气。

由于电解过程中会生成一定量的气体,需要定期排放和补充新氧气。

电解过程持续进行一段时间后,电解槽中的纯铝不断积累,可以通过抽取法进行取铝。

抽取法是通过借助气体的抽取来吸附和脱附铝,实现铝的产品化。

总结起来,电解铝的生产工艺流程涵盖了原料准备、电解槽准备、电解过程和产物处理等几个步骤。

通过这个工艺流程,可以制取纯度较高的铝金属,用于各种铝产品的生产。

铝电解电容器生产工艺

铝电解电容器生产工艺

铝电解电容器生产工艺铝电解电容器是一种电子元器件,它以铝箔和电解质为主要材料,经过特定的工艺加工而成。

铝电解电容器具有高耐压、大容量、快速充放电和长寿命等特点,在电子设备中被广泛应用。

铝电解电容器的生产工艺主要包括以下几个步骤:原材料准备、箔片制备、电解液配制、电解液灌装、封装等。

首先,原材料准备阶段。

生产铝电解电容器的材料有电解液和铝箔。

电解液通常以电解水和化学添加剂为主要成分,铝箔则是由纯铝通过压延和切割而成。

第二步是箔片制备。

纯铝经过压延和切割后,制成合适尺寸的铝箔片。

铝箔片的厚度和面积大小决定了电容器的容量和耐压能力。

第三步是电解液配制。

根据所生产的电容器的需求,将电解水和适量的化学添加剂混合配制成电解液。

电解液中的添加剂可以影响电容器的性能,如耐压能力和容量值。

第四步是电解液灌装。

将配制好的电解液注入铝箔之间的间隙中。

注入时要保证注入均匀,使得电解液能够充分浸润铝箔并填充到每个空隙中。

最后一步是封装。

将注有电解液的铝箔通过焊接或压合的方式封装起来,形成完整的铝电解电容器。

封装的目的是保护电解液不会外泄,并保证电容器的正常工作。

在整个生产工艺中,工艺控制是非常重要的。

例如,箔片的均匀性和纯度决定了电容器的稳定性和电性能。

电解液的配制比例和成分也需严格控制,以确保电容器的性能达到设计要求。

铝电解电容器的生产工艺需要高度的技术要求和严格的操作规范。

通过精密的工艺和质量控制,可以生产出稳定可靠、性能优良的铝电解电容器,满足各种电子设备对电容器的要求。

总之,铝电解电容器的生产工艺包括原材料准备、箔片制备、电解液配制、电解液灌装和封装等步骤。

通过精细的工艺控制和质量管理,可以生产出高品质的铝电解电容器,广泛应用于电子设备领域。

电解铝是怎样制造的工艺

电解铝是怎样制造的工艺

电解铝是怎样制造的工艺
电解铝制造的工艺主要分为三个步骤:冶炼氧化铝、电解还原、熔炼铝。

1. 冶炼氧化铝:首先,将铝矿石经过磨矿、脱硅、煅烧等处理步骤,转化为氧化铝。

矿石经过粉碎和研磨后,与氢氧化钠等碱性物质反应生成含铝的氢氧化物。

随后,经过溶液的过滤、浓缩、酸化等处理,得到氢氧化铝。

最后,氢氧化铝通过高温煅烧,将其转化为氧化铝。

2. 电解还原:将氧化铝作为电解质,置于熔融状态的电解槽中。

电解槽由碳质的阴极(铝阴极)和石墨质的阳极(一般为石墨槽壁)构成。

通过向电解槽中通入电流,同时加热使氧化铝熔融,铝离子(Al3+)被还原成金属铝,在阴极上析出。

此过程中,阳极中的碳质慢慢被氧化为二氧化碳,并释放出氧气。

3. 熔炼铝:电解得到的铝通过各种方式进行处理和精炼,如除去杂质、去氢氧化物等。

最终得到的铝液可以用于铝制品的生产。

铝液可能被铸造成各种形状的铝型材,或者通过进一步的压延和轧制工艺制成铝板、铝箔等产品。

需要注意的是,电解铝的制造工艺涉及高温、高压、高电流等条件,同时也需要耗费大量的能源。

因此,铝产业在实施工艺技术改进、节能减排等方面也持续进行研究和探索,以提高生产效率和环境友好性。

电解铝生产工艺与设备

电解铝生产工艺与设备

电解铝生产工艺与设备
电解铝生产工艺是一种将氧化铝还原为金属铝的过程。

一般来说,电解铝的生产可以分为以下几个步骤:
1. 氧化铝的制备:首先从矿石中提取铝的氧化物,如白云石、黄铁矿等,然后通过冶炼、烧结等工艺将其转化为氧化铝。

2. 溶解氧化铝:将氧化铝与熔融剂、电解质等混合,然后加热至高温,使其溶解成含有氧化铝的电解液。

通常的电解液成分为氟化铝、氯化铝等。

3. 电解过程:将已经溶解的氧化铝电解,使用电流通过阳极和阴极,产生氧化铝的电解反应。

阳极通常由炭素或石墨制成,阴极则是由金属铝制成。

4. 收集产物:在电解过程中,金属铝会在阴极上析出,然后定期将其从阴极上收集下来。

5. 冶炼精炼:将收集到的金属铝进行冶炼和精炼处理,去除杂质,并进一步提高纯度。

关于设备方面,电解铝生产通常需要以下主要设备:
1. 电解槽:用于溶解氧化铝并进行电解反应的容器。

电解槽通常以钢板或钢制框架为基础,内部涂有耐腐蚀材料,如陶瓷或钢化玻璃钢。

2. 电源:提供电流给阳极和阴极,驱动电解反应。

3. 阳极:通常使用炭素块或石墨块制成的阳极,用于电解反应中的氧化反应。

4. 阴极:由金属铝制成,用于电解反应中的还原反应。

5. 收集系统:用于将析出的金属铝收集起来,通常是通过滚动式收集器或铝铸块等方式进行。

6. 冶炼设备:用于冶炼和精炼收集到的金属铝,去除杂质并提高纯度,如熔炉、电磁搅拌设备等。

需要注意的是,以上仅是电解铝生产的一般工艺与设备介绍,实际的生产工艺和设备会根据具体的工厂和生产规模而有所不同。

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浅谈铝电解生产工艺技术1.生产工艺(1)工艺机理铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法。

所谓冰晶石-氧化铝融盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂,氧化铝为熔质组成的多相电解质体系,即为Na2AIF6-A12O3二元系和Na3AIF6-AIF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。

能够传导电流和在电流通过时改变自己成分的液体叫做电解质。

许多年以来,铝电解质一直以冰晶石为主体,其原因如下。

①纯冰晶石不含析出电位(放电电位)比铝更正的金属杂质(铁、硅、铜等),只要不从外界带入杂质,电解生产可以获得较纯的铝。

②冰晶石能够较好的溶解氧化铝,在电解温度950-970℃时,氧化铝在冰晶石溶液中的溶解度约为10%(质量)。

③在电解温度下,冰晶石一氧化铝熔液的密度比同温度的铝液的密度小,它浮在铝液上面,可防止铝的氧化,同时使电解质和铝很好地分离,这既有利于电解过程,又简化了电解槽结构。

④冰晶石有一定的导电能力,这样使得电解液层的电压降不至过高。

⑤冰晶石熔液在电解温度下有一定的流动性,阳极气体能够从电解液中顺利地排出,而且有利于电解液的循环,使电解液的温度和成分都比较均匀。

⑥铝在冰晶石熔液中的溶解度不大,这是提高电流效率的一个有利因素。

⑦冰晶石熔液的腐蚀性很大,但碳素材料能抗受它的侵蚀,用碳素材料作内衬建造电解槽基本上可以满足生产的要求。

⑧在熔融状态下,冰晶石基本上不吸水,挥发性也不大,这将减少物料消耗并能保证电解液成分相对稳定。

以上所述有的是冰晶石的优点,也有的是它的缺点,如纯冰晶石的熔点较高(1008.5℃),导电性能不好和腐蚀性强,以及氧化铝在其中的溶解量不大等,这些导致了熔盐电解法生产铝时电能消耗大,建设投资和生产费用高。

多年来,为了克服其缺点,促使入们去寻找能代替它的新物质,但至今尚未取得成功;同时,入们也研究使用一些添加物像氟化钙、氟化镁、氟化锂等,来改善冰晶石一氧化铝熔体的性质。

因此,铝工业用的电解质已经远不是简单的二元系而是多元系了。

现将添加物氟化钙、氟化镁、氟化锉对电解质熔融温度的影响列于表。

从表1可以看出,氟化锂、氟化镁能显著地降低电解质的初品温度,但这些添加物分别有降低氧化铝溶解度或恶化其他性质的缺点,所以只有控制适当的添加量才能起到预期的效果。

迄今为止,还没有一种完全合乎理想的添加剂。

在固态下冰晶石比铝密度大,但融化之后则比铝密度小,在电解温度下此密度变化及差值使电解液和铝液能很好地分离开,铝液沉在槽底,电解液漂浮在上层,保护在阴极析出的铝不遭受氧化。

液体表面分子或离子被其内层的分子或离子所吸引向内压缩的力量叫做表面张力。

铝电解槽中产生表面张力现象的不同物质的接触面有四个:①熔融电解质和气体(阳极气体和空气)的界面;②熔融电解质和固体碳素阳极的界面;③熔融电解质和液体金属的界面;④液体金属与固体碳素阴极的界面。

在电解槽内,金属同电解质,以及金属同碳素材料的界面上有很大表面张力,因而铝不能湿润碳素,从而不能被其吸收。

由于铝在电解质界面上具有大的表面张力,这样就有助于减少铝在电解质中的溶解损失。

铝在碳素界面上的表面张力决定于它的纯度,铝中含有硅、铁,特别是钠能够降低其表面张力,因而促进了向炭块的孔隙与裂缝中渗透,从而影响电解槽的寿命。

在现代工业上供给铝电解生产使用的原材料有冰晶石、氟化钠、氟化铝、氟化钙、氟化镁和氧化铝等。

这种由冰晶石和其他几种氟化物组成的熔剂与氧化铝组成的电解质在950℃左右能够很好地导电,而能够抵抗这种电解质侵蚀并且又能良好导电且价格低廉的惟有碳素材料。

因此,目前铝工业均采用炭阳极和炭阴极,电解过程总的反应方程式为:(如果阳极气体组成是70%CO2+30%CO时)这种电解质熔液在950℃左右密度大约为2.1g/cm3,比同一温度下铝液2.3 g/cm3小10%左右,因而能够保证电解过程中铝液与电解质熔液分层。

在这种熔液里基本上不含有比铝更正电性的元素,从而能够保证电解产物铝的质量。

此外,冰晶石一氧化铝熔液基本上不吸水,在电解温度下它的蒸气压不高,具有较大的稳定性。

当电流通过电解质时,使这些物质组成在电极上分离出来的现象叫做电解,盛电解质的装置就叫做电解槽。

在正常生产时,电解槽的槽底积存一定数量的金属铝,这个金属层的表面就是阴极表面,它与电解质直接接触,因而必然有部分金属溶解到电解质中去,阴极金属铝溶解到电解质中是降低电流效率的主要原因。

影响铝在电解质中的溶解度的最大因素是温度,温度愈高,铝的溶解损失愈大。

根据对铝电解槽的多次测量表明,温度每升高10℃,电流效率大约降低1%-2%。

因此,电解槽力求保持低温操作,对于提高电流效率是有好处的。

阳极效应是熔盐电解时的特殊现象,冰晶石氧化铝电解时,当电解区中氧化铝含量降低到1%-2%时,则可在阳极上发生阳极效应。

阳极效应发生的原因,有多种解释,但最受重视能较好解释效应现象的是湿润性改变学说和电极过程改变学说两种,在此不做详细解说。

(2)铝电解生产工艺流程简述铝电解生产过程,主要是以冰晶石一氧化铝熔液做电解质,碳素材料为阴极和阳极,直流电从阳极导入,经过电解液和铝液层后从阴极棒导出,直流电的作用是以热能形式保持冰晶石、氧化铝等原料呈熔融状态和实现电化学反应,反应结果在阳极上生成二氧化碳和一氧化碳气体,在阴极上析出液态金属铝。

随着电解过程的进行,析出的铝被蓄积起来,周期地从电解槽中取出来,取出的铝从电解厂房送往铸造部门,经过相应的处理后浇铸成各种规格的坯锭。

一台电解槽是一个生产单元,一定数量的电解槽串联起来构成一个系列,一个或几个系列组成一个电解车间。

铝电解生产工艺流程如图1所示。

从图1可见,电解铝使用的原料是氧化铝、阳极糊或预焙阳极块(阳极块)、冰晶石、氟化铝和其他氟化物等,这些原料都是在专门的车间或工厂中制备的。

烟气中除二氧化碳和一氧化碳外,还含有少量的氟化氢或其他气体,氟化氢是有害气体,影响周围环境,应当予以妥善处理。

现行净化方法有湿法和干法两种,究竟哪种方法更为适用,应根据电解槽槽型以及具体条件确定,净化时收回的再生冰晶石或含氟氧化铝可返回电解槽使用。

电解铝生产的主要设备—电解槽在安装完毕后,要经过焙烧和开动阶段后才能转入正常生产,一般能持续进行生产3-5年,有时由于槽内衬早期发生破损,严重影响铝的产量、质量或发生漏槽危险时,便将电解槽停槽检修,检修好以后经过焙烧开炉再恢复生产。

(3)电解铝所用的原料及质量要求①氧化铝(A12O3)氧化铝是三氧化二铝的简称,也称作铝氧。

它是从铝矿石提取出来的。

当前生产氧化铝用的砂石有铝土矿、霞石、蓝晶石、明矾石和高岭土等。

我国目前主要采用铝土矿作为制取氧化铝的原料,其生产工艺和产品的质量要求详见氧化铝生产工艺篇。

②冰晶石(Na3AIF6)冰晶石的分子式也可写成3NaF.AlF3,冰晶石中氟化钠和氟化铝摩尔比叫做冰晶石的分子比,纯冰晶石的分子比等于3,相对密度是2.9,其组成是Al 占12.8%,Na占32.8%,F占54.4%。

冰晶石分子比大于3的属碱性,小于3的属酸性,等于3的是中性。

生产上使用的冰晶石有四种:天然冰晶石,入造冰晶石,回收所得的浮选冰晶石和再生冰晶石。

a.天然冰晶石在自然界中天然冰晶石矿非常少,从矿山开采出来的天然冰晶石一般含80%左右的纯冰晶石,所以必须经过分选才能得到合乎要求的产品。

分选后的冰晶石的组成大致是:A1占13%一14%,F占53%-54%,Na占30%-32%,此外还有少量的铁硅等杂质。

随着铝工业的发展,由于天然冰晶石储藏量小、分布不普遍、质量差,远远满足不了电解炼铝的需要,所以入们只能用入工方法大量生产冰晶石,中国铝工业从一开始就使用入造冰晶石生产铝。

b.入造冰晶石一般通称合成冰晶石,工业上只简称冰晶石,它是白而稍带灰色的粉末,质感柔软,略粘手,用手可捏拢成团,不溶于水。

铝电解用合成冰晶石的分子比在1.6-2.0左右,由于受生产方法限制,其杂质含量比氧化铝高,冰晶石的产品质量级别如表2所示。

表2 冰晶石质量级别(GB4291-84)C.浮选冰晶石电解槽正常生产时,在电解液表面上经常漂浮一层炭渣,捞出的炭渣中约含60%-70%电解质,通常采用浮选法从炭渣中选出电解有用的成分,称为浮选冰晶石。

对拆槽下的废炭块进行浮选时也能得到浮选冰晶石。

d.再生冰晶石电解槽采用湿法进行烟气净化时回收的冰晶石,称为再生冰晶石,其中往往含有少量的氧化铝、其他氟化物以及炭粉等。

需要指出,浮选冰晶石和再生冰晶石的质量波动都较大,在使用之前要进行质量分析,而且常常是先加入母槽里,经过净化后再移入正常槽中。

③氟化铝(A1F3)氟化铝是白色坚硬的粉末,比氧化铝的颗粒稍大一些,它的流动性仅次于氧化铝,在电解温度下易挥发,遇水易水解。

在电解过程中由于氟化铝的挥发和水解而使电解液分子比提高,为保持规定的分子比,需根据分析结果补充氟化铝以调整电解液的成分,氟化铝的质量级别如表3所示。

④氟化钠(NaF)氟化钠是白色粉末,易溶于水。

电解槽开动初期,因为其碳素内衬选择吸收氟化钠,使电解液分子比急剧下降,那时要用较多的氟化钠调整分子比。

此外,因为装槽用合成冰晶石的分子比太低,为调整到开动要求的分子比,也需要掺配大量的氟化钠,氟化钠的质量级别如表4所示。

⑤氟化钙(CaF2)氟化钙是从天然萤石精选出来的,选后的粒度为通过140目的占90%,其中有75%通过200目。

氟化钙是应用较早较普遍的一种添加物,其化学成分占的比例如下:CaF2SiO2A12O3+F2O3H2O CaCO3>95%<1.4%<0.5%<0.5%<1.5%⑥氟化镁(MgF2)氟化镁也是一种添加物,但使用得不太普遍,而且使用时间较氟化钙晚,入们认为在改善电解质性质方面它是一种比较好的添加物,其化学成分要求如下:F Mg SiO2SO42-R2O3H2O>45%>32%<0.9%<1.5%<1.0%<1.0%⑦阳极糊阳极糊是焙烧成旁插或上插槽阳极的原料,在电解过程中氧化铝分解后产生的氧将阳极的碳素氧化,阳极随着电解的进程而消耗,由于电解过程连续进行,所以必须定期地添加阳极糊。

阳极糊的消耗量很大,仅次于氧化铝。

阳极糊被加入旁插或上插槽中后,借助自身电阻产生的焦耳热和电解液供给的热量,自行焙烧成为碳素阳极,所以这两种阳极叫做连续自焙碳素阳极。

铝工业采用碳素材料做电极,是因它具有良好的导电性和足够的强度,而且能耐高温、能抗受氟化物的侵蚀以及货源广而且价廉。

阳极糊是在阳极糊车间或碳素工厂中制备的,把在1250℃以上煅烧后粉碎成有一定粒度配比的石油焦或沥青焦或两种焦的混合物,同占总量28%-32%的熔融沥青在混捏锅或连续混捏机中混捏,混合均匀后倒进铁制容器或铁模型中冷却成型(规格有大有小)或制成小团块。

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