【2017年整理】铝电解的发展.docVIP

铝电解的发展状况 一、 概述 铝在自然界中分布极广，铝占地壳质量的8.13%，仅次于氧和硅，居于第三位。但在各种金属元素当中，铝居于首位。铝的化学性质十分活泼，因此自然界中极少发现元素状态的铝。含铝的矿物有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭石、明矾石。 金属铝最早是用化学法制取的。1825年丹麦奥斯特用钾汞齐还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨时呈现银色的光泽，但当时未能加以鉴定。1854年德国维勒用氯化铝气体通过熔融钾的表面，得到了金属铝珠，每颗约重10~15mg。因此铝的一些物理和化学性质得到了初步的测定。 1886年美国霍尔和法国的埃鲁，几乎不约而同地发明了冰晶石--氧化铝融盐电解法炼铝的方法。这就是通常所说的霍尔--埃鲁法。该法至今一直是生产金属铝的唯一方法。由于电解法耗电高、投资环境污染较为严重，近百年来人们一直孜孜不倦地寻找节能、环保效果好的新工艺和新炼铝方法，如惰性阳极电解新工艺、黏土氯化-氯化铝电解法、碳热还原法等，其中有的已经进入一定规模的工业化试验阶段。但是由于存在技术及经济方面的原因，均未能在工业上得到推广应用。因此100多年来，世界原铝工业仍然采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝熔盐电解生产金属铝的方法。 铝的电解原理及其流程 现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以 HYPERLINK /view/198319.htm \t _blank 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，电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。其中Na3AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业 HYPERLINK /view/154.htm \t _blank 电解质的基础。阳极产物主要是CO和CO2气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。（电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高 HYPERLINK /view/469.htm \t _blank 污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是CO、CO2，以及以HF气体为主的气-固氟化物等。CO2是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因。而 HYPERLINK /view/636852.htm \t _blank 氟化物中的CF4和C2F6其温室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且会对 HYPERLINK /view/72036.htm \t _blank 臭氧层造成不同程度的影响。HF则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。）为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后废气排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成 HYPERLINK /view/130254.htm \t _blank 铝锭或铸造成圆锭、大扁锭，或经连铸连轧成线坯、板带坯料。 下图1 为现代铝工业生产原理流程图。主要设备是电解槽。 原铝 原铝 添加剂 铝合金或原铝 挤压铝合金锭 或 轧制铝板锭 CO2+CO+氟化物 氟化物 直流电 普通铝锭 或 铸造用铝合金锭 原铝 铝合金或原铝 原铝 预焙阳极 或阳极糊 电解槽 电解氧化铝 氧化铝 冰晶石 氟化铝 澄清，扒渣 连续铸造机 净化，扒渣 混合炉 净化，澄清 电能 整流器 气体净化 半连续铸造机 图1 现代铝电解生产工艺原理流程图 二、中国电解铝工业的发展 我国的铝电解工业是从1949年新中国成立后建立起来的，前苏联提供了旁插自焙槽技术，引进了法铝上插自焙槽技术，直至20世纪70年代中期，我国铝电解技术只要采用的是槽容量（45、60、75、80kA）较小的旁插和上插自焙阳极铝电解槽工艺与设备，电解铝厂的规模基本上都在50kt/a以下，这一阶段属于新中国电解铝工业的起步阶段。20世纪70年代中后期，我国自行设计并建造了边部下料80kA和135kA中间下料预焙阳极铝电解槽系列。20世纪80年代初开始，在引进“日轻”160kA中间下料预焙槽技术之后，从消化国外技术开始，伴随着原铝产能的高速增长，我国现代铝电解工业技术也有了迅猛发展。 自行开发了160kA改进型、186kA和280kA现代化大型预焙阳极铝电解槽成套技术与装备，随后将190kA、200 kA、230 kA、240 kA、280 kA、300 kA、320 kA、350 kA、400KA等现代化大型预焙阳极铝电解槽技术，且均兼顾做到了应用技术起点高、装备先进，同时项目建设速度快投资节省的高标准。图2为万基铝业二铝66台400KA电解槽车间现场。 图2 万基铝业66台400KA电解槽现场 又如万基铝业