铝电解工艺.pdf

第一章　铝电解的基本理论 １ 第一章　铝电解的基本理论 １１　铝的性质及用途 铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第二位。在地壳 中含量低于氧和硅而位居第三位。由于铝的化学性质很活泼，因而在自然界里 没有单质的金属铝存在，而是以含铝的各种化合物状态存在。铝的化合物在自 然界中分布极广，含铝的矿物有２５０种，但在工业上有开采价值的铝矿，只有 为数不多的几种。 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℃。 ３ 铝是一种很轻的金属。在常温下密度为２７ｇ／ｃｍ，即铝的质量为同体积 水重的２７倍，但约为钢、铜的质量的三分之一。在铝中加入少量的铜、镁、 锰、铬、硅做成的合金，具有质轻强度大，可机加工性、物理和力学性能好，抗 氧化能力强等一系列优良性能，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最 为经济实用的结构材料之一。 铝有较好的抗腐蚀能力。暴露在空气中的铝块，很快氧化为一层致密的氧 化铝薄膜，可防止铝进一步氧化。因而在大多数环境条件下，包括在空气、水 （或盐水）、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性能。 铝的导电性良好，只比金、银、铜差一点。铝的导电性随其纯度而有所不 同，约为铜的导电率的６１％，但制造同样导电率的电线所使用的铝的质量只有 铜的一半。因此铝广泛地用于电气、电子工业，如用来制造母线、电线、电动 机、电容器等。 铝的导热性能也很好，导热率为银的一半，比铁的大三倍。铝合金的导热 率是铜的５０％～６０％，所以工业上许多散热器、加热电器、热交换器等都是铝 制成的。 ２ 大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践 铝的可塑性好，可以加工成各种型材，虽然纯铝极软且富延展性，但仍可 靠冷加工及做成合金来使它硬化，用合金铝可以铸成形状复杂的零件，例如发 动机的气缸体及外壳，精密仪表上的零件等。 铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一重要特性。铝是不能 自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的应用来说是重要的。铝无毒性， 通常用于制造盛装食品和饮料的容器。它的自然表面状态具有宜人的外观，它 柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。 铝的表面具有高度的反射性。辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地 被铝反射，而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收 性的，抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因而具有各种装饰用 途及具有反射功能性的用途。 铝在工业中用途很广，从１９世纪末开始，铝成为在工程应用中具有竞争力 的金属，且风行一时。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具 有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属 。自氧化铝－冰晶石熔 盐电解诞生开始，世界上首批以内燃机为动力设备的车辆问世，随之而来的便 是作为汽车业需用的、具有越来越大的工程价值的材料———铝及其合金对汽车 工业的发展开始起重要的作用。 电气化也要求将大量质轻的导电金属铝用于长距离输送电，用于建造支撑 架空电缆网络所需要的塔架，以便于发电厂传输电能。铝工业的发展还不只限 于上述内容。铝在商业上应用于诸如镜框、门牌和餐用托盘之类的新颖物品。 铝制的炊事用具也成为市场上的一类商品。现在，铝已发展成具有各种各样用 途的材料，其范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到铝的应用的 影响。 铝最大的用途是在运输和建筑业。铝广泛地用在各种交通工具的制造上， 在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大的 应用，高强度钢线补强的铝缆，厨房用具则是铝最早的用途，在今日仍为一个 极为广大的市场。基于其化学抗药性，铝特别适合用在化学药品制造和储运的 构件上，铝对氧的亲和力很高，故也大量用于钢和铁的除氧剂。世界上的产铝 量集中于美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、巴西、挪威，上列国家的产铝量占 全球产量的６０％以上。铝的供应来源除了原铝外，回收铝也占有很高的比例， 回收铝又分为旧料回收（主要来源是饮料罐和汽车废件）、新料回收（加工过程 中的铝屑）两种。由于环保意识升高，回收铝量年年创新高。 铝工业是产业关联度较高的产业，铝与原材料