铝电解培训讲述.pptx

1 部 门：安全生产部 铝电解生产基础知识 授 课：田冬冬 铝业新员工培训 目 录 思考？ 铝电解槽的结构 铝电解原料及要求 生活中有那些铝产品 电解车间主要工作 一、铝的性质及用途 汽车轮毂、水箱，蒸发箱，缸体…… 啤酒、饮料等易拉罐制品 铝线 银粉 …… 一、铝的性质及用途 铝的性质（1）铝是一种银白色的金属，具有一系列良好的性能。纯铝熔点为660℃，沸点为2500 ℃.（2）铝是地球上含量最丰富的金属元素，在地壳中含量仅低于氧和硅位居第三位（7.5%）。（3）铝是一种很轻的金属。常温下密度为2.7g/cm3,铝的质量为同体积水的重量的2.7倍。（4）铝能和少量金属铜、镁、锰、铬、硅形成化合物。 一、铝的性质及用途 铝的用途 （1）铝具有良好的导电性，只比银、铜差一点。铝被用来制造电线、电动机、电容器、母线等。 （2）铝具有良好的导热性，导热率为银的一半，比铁的导热性大三倍。可用来生产散热片、加热电器、热交换器、以及厨房用品等。 （3）铝具有较强的耐腐蚀能力且无毒。可用来生产一些食品的包装材料。 （4）铝的可塑性能（延展性）好。可生产铝箔、铝板等。 （5）铝是非铁磁性物质，可生产一些精密仪表。 （6）铝的表面具有高度的反射性，可用来生产反光镜。 （7）铝最大的用途是应用在运输和建筑业。铝的供应来源除了原铝外，回收铝也占有很高的比例。 一、南山铝产业链 二、铝电解工艺原理 虽然自然界中铝的资源储量很高，但是铝的工业生产却很晚，直到19世纪20年代才真正把铝制备出来，比金属铜和铁晚了两千多年； 化学性质活泼，与氧、卤素、硫及炭化合的亲和力很大，生成的化合物都非常稳定，这就给铝的冶炼带来了很大困难； 炼铝方法发展可分为以下两个时期 1、化学法制取金属铝阶段（1825-1854） 2、电解法生产阶段（1854-1886-至今） 二、铝电解工艺原理 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 （1）金属热还原 （2）化学法（电解法）炼铝 1854年德国人本森（R.Bunsen）用电解NaAlCl4熔盐制得了金属铝；当时，由于电价格太高而且不能获得大电流，因而未能进行工业电解试验； 化学法炼铝阶段 二、铝电解工艺原理 1886年美国霍尔（C.M. Hall）和法国埃鲁特（L.T. Héroult）几乎同时分别获得用冰晶石-氧化铝熔盐电解法制取金属铝的专利 电解法炼铝阶段 C.M. Hall L.T. Héroult 二、铝电解工艺原理 1888年11月Hall在美国Pittsburgh建厂实现工业化生产，1889年Héroult在瑞士Neuhausen建厂生产铝，这就是电解法工业生产铝的开始。 1888年8月奥地利科学家拜尔（K. J. Bayer）申请了从铝土矿提取氧化铝的专利。与此同时，瑞士冶金公司获得了廉价的电力。 由此，霍尔-埃鲁特法、拜尔法以及廉价电力推进了美国和欧洲铝电解工业的快速发展 。 电解法炼铝发展 二、铝电解工艺原理 以冰晶石---氧化铝熔体为电解质，炭素材料为两极，直流电由阳极导入，经过电解质与铝液层从阴极导出，在两极间发生电化学反应，电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出得到铝液，含氧离子则 在阳极上放电生 成一氧化炭、二 氧化炭混合气体。 铝电解主反应方程： 2A1203(溶解）+3C(固) ====== 4Al（液）+3CO2↑ 离子反应主副反应 二次反应 二、铝电解工艺原理 直流电 阴极的过程机理： 二、铝电解工艺原理 阴极过程总表达式：Al3+(配离子)→3e + Al Na3AlF6-Al2O3熔体主要由Na+、AlF63-、AlF4-、F-、AlxOyF(2+2y-3x)-等构成，其中Na+传输的电流占99%以上，但电解条件下，Na+的析出电位比Al3+的负0.25V，一般认为含铝配离子阴极放电，Al是一次阴极产物； 在电解条件下钠可能优先析出的条件是： 1.电解槽温度升高； 2.电解质的分子比增大； 3.阴极电流密度增大； 4.电解槽局部过冷，使该处阴极附近电解质中钠离子向外扩散受阻，此时该阴极区内.电解质中NaF 含量高，Na 有可能优先析出。 电解的过程机理： 二、铝电解工艺原理 铝离子直接放电理论 熔体反应：Na3AlF6?3Na++AlF63-