电解铝介绍文档ppt.ppt

当阳极的导电面积有相当部分被气膜覆盖，其有效面积减少，使其电流密度增大，超过该条件下的临界电流密度，于是阳极效应发生。在阳极电流密度升高的同时，阳极电位也相应增高，达到氟离子放电的电位，可先后生成绝缘的表面化合物CxFy（先后以气体 CF4，C2F6 排放），它们的存在也使阳极的界面性质变差，使气体能够停留在界面上。 铝电解生产对炭素阳极的基本要求如下： 1. 要求阳极具有良好的物理化学性能，减少阳极对空气和二氧化碳反应活性，以求达到降低炭耗、延长阳极更换时间、减少电解槽含炭渣量的目的。 2. 要求阳极具有良好的电化学性能，以求达到提高阳极电化学反应活性，降低电解过程中电能消耗的目的。 3. 要求阳极杂质含量要少，以免在电解过程中进入成品而影响产品质量。 4. 要求阳极质量更均匀、更稳定，以求达到电解槽稳定操作和进一步降低阳极效应系数的目的。 我国现行大型预焙槽阳极的主要技术参数 国外现代预焙槽炭阳极质量要求 谢谢大家！ 哥本哈根会议 发1度电所消耗的标煤1 kW·h＝0.35kg标煤1kg标煤排放的CO2气体1kg标煤＝2.7kg CO2 每年节电200亿度电/年 →节省标煤700万吨/年 →1890万吨CO2/年。 我国铝电解节能前景 三、铝电解节电的技术原理 三、铝电解节电的技术原理 电解槽平均电压为4.1伏，CE＝90％。槽平均电压降至4.0伏，节电： V平－槽平均电压，CE－电流效率 2 节电的技术原理 如槽平均电压4.1V不变，将电流效率从90％提高到91％，节电： 电解槽平均电压为4.1伏，CE＝93％。槽平均电压降至4.0伏，节电： I降低V平 如槽平均电压4.1V不变，将电流效率从93％提高到94％，节电： II提高CE E0 为氧化铝可逆分解电压； 为阳极反应过电压； 为阴极过电压； Ra 为阳极电阻； Rc 为阴极电阻； Re 为电解质电阻； Rx 为母线电阻； Ve 为效应分摊电压； VB 为槽间电压 和 电解厂房到整流所之间 母线电压降的分摊电压 之和。 三、铝电解节电的技术原理 3 槽电压 三、铝电解节电的技术原理 3 槽电压 三、铝电解节电的技术原理 3.1E0 --氧化铝可逆分解电压，根据如下反应的自由能变化得出： 由于△G只是温度的函数，因此E0也是温度的函数，由热力学计算得到，对于炭阳极的铝电解： 式中： 3 槽电压 三、铝电解节电的技术原理 3.2 阳极过电压 1）首先，铝–氧–氟络离子Al2O2F62-穿过双电层并在阳极表面放电，Al2O2F62-放电后产生的氧被化学吸附在炭阳极表面。 3）已被一个氧占有的炭不太容易再让一个氧在此位置放电，后续的氧的放电只能发生在活性较小的炭的位置上，这需要增加一些能量即过电压。 电极反应过程动力学 2） 4） 5） 三、铝电解节电的技术原理 3.3 阴极过电压 电解质熔体中NaF的活度 阴极表面电解质熔体AlF3的活度 电解质熔体中AlF3的活度 阴极表面电解质熔体NaF的活度 三、铝电解节电的技术原理 3.4 欧姆电压降 阳极 阴极 电解质 母线 三、铝电解节电的技术原理 3.5 效应分摊电压 Ve 3.6 槽间电压、厂房外母线分摊电压 VB 式中： 我国铝电解工业近三年生产状况 三、铝电解节电的技术原理 1284.6 1317.8 1259 产量 万吨 83.6％ 86.5％ 总能耗占 有色行业 5.96％ 14171 2009 5.47％ 14323 2008 5.56％ 14488 2007 总能耗占 全国电力 单位能耗 kW?h/t-Al 三、铝电解节电的技术原理 未来铝电解技术的发展 几位国际知名的铝冶金专家和学者预言，2020年以前，电解槽的电流强度将达到500～600kA，槽电压为3.7～3.8伏，电流效率达到96.5～97.0％，直流电耗将减少到12.0～12.5kWh/kg?Al，电解槽的阳极电流密度将达到0.95A/cm2，而电解槽的寿命可达3000天。 三、铝电解的前景 详见铝电解书98页 * 铝电解槽的电化学当量 每克铝消耗的电荷数 SHFE（上海期货交易所）LME伦敦金属交易所smm是上海有色金属网（现改名为上海有色网 中铝广西百色平果铝厂 160KA 强化到180KA 特色是320KA 强化到350KA 工业上一般用于消除阳极效应的方法是，添加一部分氧化铝，并且用点燃的木棒搅动电解槽，阳极效应一般发生的周期为8天 * * 1、以预焙槽为主，电流300～500 kA；2、较低的槽电压和较高的电流效率； 直流电耗13000～13300 kW?h/t-Al； 综合交流电耗～14000 kW?