铝电解原理详解.ppt

轻金属冶金专论;专 题;铝电解原理;目 录; 1 铝的特性与用途;;② 建筑：高层建筑、室内装修和新型桥梁等; 1 铝的特性与用途;③ 交通运输; 1 铝的特性与用途; 1 铝的特性与用途; 1 铝的特性与用途; 1 铝的特性与用途;1）金属热还原法 1825年：德国的韦勒，用钾汞齐和钾还原无水AlCl3 1845年：法国戴维尔，用Na还原NaCl-AlCl3混合盐，开始小规模生产； 1855年：德国罗西，用Na还原Na3AlF6； 1865年：俄国别凯托夫，用Mg还原Na3AlF6，并建厂炼铝。;2）小型预焙/自焙阳极电解槽炼铝 1886年，Hall和Heroult分别申请冰晶石-氧化铝熔盐电解法炼铝专利； 最初槽型为小型预焙槽、20世纪初出现侧插自焙阳极电解槽、 20世纪40年代出现上插自焙阳极电解槽，电解槽容量由最初的2kA发展到80kA或更高；;3）大型预焙阳极电解槽炼铝 20世纪50年代，大型预焙铝电解槽出现，使电解炼铝技术迈向了大型化、现代化发展新阶段，在产能、电流效率、能耗、环保、机械化和自动化程度等方面获得了很大发展，但其基本原理并未发生改变。;一、铝电解生产概论;二、铝电解槽及电解槽系列;二、铝电解槽及电解槽系列;二、铝电解槽及电解槽系列;二、铝电解槽及电解槽系列;二、铝电解槽及电解槽系列;二、铝电解槽及电解槽系列;三、炭阳极生产工艺; 2、粘接剂---沥青 其主要功能是粘结固体骨料，构成具有一定塑性的炭糊，并且在炭糊焦化过程中渗入骨料之间，使阳极具有足够的机械强度。 沥青是煤焦油经高温分馏后的残渣，是多种碳氢化合物的混合体。通过溶剂萃取可将其分离为高分子组分、中分子组分和低分子组分。 ; 2、粘接剂---沥青 高分子组分是焙烧时形成焦化残炭的主要载体，它影响炭素阳极的空隙率大小及强度，它没有粘结性，所以高分子含量过高会影响沥青的粘结能力。 中分子组分主要起粘结作用，中分子组分的含量是沥青性能的重要指标，一般需要达到20-35%才能制得合格的产品。 低分子组分主要作用是溶剂的作用，能降低沥青的软化点，有利于改善沥青对焦碳颗粒的润湿性，并提高糊料成型时的可塑性。 ; 2、粘接剂---沥青 沥青根据软化点的不同，可分为： 软沥青（48 ∽ 51℃）； 硬沥青（80℃以上），用于预焙阳极和上插槽阳极糊； 中硬沥青（65 ∽ 75℃ ），用于侧插槽阳极糊。 ;2、粘接剂---沥青 要求： 中分子组分: (20%) 其是保证粘结性能的重要成分 固定炭:(50%) 固定炭---沥青在隔绝空气的条件下，加热到800、干馏3小时，排除全部挥发分后残留的总碳量。焦化过程中沉积在骨料之间,降低阳极孔隙率, 提高机械强度和导电率; 水份0.5%, 灰分0.5%;三、炭阳极生产工艺;四、铝电解原料（冰晶石与氟化盐）生产;四、铝电解原料（冰晶石与氟化盐）生产;四、铝电解原料（冰晶石与氟化盐）生产;四、铝电解原料（冰晶石与氟化盐）生产;四、铝电解原料（冰晶石与氟化盐）生产; 2 氟化盐生产工艺;四、铝电解原料（冰晶石与氟化盐）生产;五、冰晶石-氧化铝熔体的结构;五、冰晶石-氧化铝熔体的结构;五、冰晶石-氧化铝熔体的结构;五、冰晶石-氧化铝熔体的结构;六、铝电解机理;六、铝电解机理;六、铝电解机理;六、铝电解机理;七、阳极过电压和阳极效应;2）阳极气膜电阻过电位 覆盖在阳极上的气膜阻碍电流流过，电极有效面积减少，真实电流密度增大，从而提高电极极化电位，表现出阳极过电位；一般随Al2O3浓度的降低和阳极表面积的增大而增加，阳极效应时尤为明显。 3）浓差过电位 电极界面区浓度梯度，形成“扩散层”，扩散层的传质过程成为电极过程速率控制步骤，产生 浓差过电位（或扩散过电位）。 一般情况下，阳极气体CO2使阳极界面区电解质产生扰动，避免了浓差极化的产生。但是，当接近阳极效应时，Al2O3浓度降低，出现浓差极化；在特别低的电流密度下，CO2减少，失去对电解质的扰动作用，浓差极化也有可能出现。 4）势垒过电位 阳极附近的熔体中非放电离子，如F-、AlF4-、AlF6-等，形成电化学屏障。;七、阳极过电压和阳极效应;七、阳极过电压和阳极效应;七、阳极过电压和阳极效应;七、阳极过电压和阳极效应;七、阳极过电压和阳极效应;七、阳极过电压和阳极效应;完