电解铝、电解铜、电解锌的冶炼工艺流程简介及部分习题.doc

一、电解铝冶炼工艺介绍 电解铝的基本原理和工艺过程： 电解铝就是通过电解得到金属铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝熔融电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃～970℃ 电解铝工艺简图: 现代电解铝工艺： 1.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，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。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，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。 　　铝电解生产可分为侧插阳极棒自焙槽、上插阳极棒自焙槽和预焙阳极槽三大类。 　　自焙槽生产电解铝技术有装备简单、建设周期短、投资少的特点，但却有烟气无法处理，污染环境严重，机械化困难，劳动强度大，不易大型化，单槽产量低等一些不易克服的缺点，目前已基本上被淘汰。 　　目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度很大，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。 　　我国已完成了180kA、280kA和320kA的现代化预焙槽的工业试验和产业化。以节能增产和环保达标为中心的技术改进与改造，促进自焙槽生产技术向预焙槽转化，获得了巨大成功。 　　根据电解铝的生产工艺流程，电解铝的生产成本大致由下面几部分构成： 　　（1）原材料：氧化铝、冰晶石、氟化铝、添加剂(氟化钙、氟化镁等)、阳极材料； 　　（2）能源成本：电力（直流电和交流电）、燃料油； 　　（3）人力成本：工资及其他管理费用； 　　（4）其他费用：设备损耗及折旧、财务费用、运输费用、税收等。 2.生产工艺流程 其生产工艺流程如下图： 　　氧化铝 氟化盐 碳阳极 直流电 　　↓ ↓ ↓ ↓ 　　↓ 　　排出 阳极气体------ 电解槽 　　↑ ↓ ↓ 　　废气 ← 气体净化 铝 液 　　↓ ↓ 　　回收氟化物 净化澄清----------------------- 　　↓ ↓ ↓ 　　返回电解槽 　　浇注 轧制或铸造 　　↓ ↓ 　　铝锭 线坯或型材 　　方程 　　电解铝就是通过电解得到的铝. 　　重要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al+3O2。 　　 阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑ 　 阴极:Al3+ +3eˉ=Al 3.工艺流程 铝电解工艺流程：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，氧化铝作为电解铝生产溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。 阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3 3eˉ=Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。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，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。 　　其生产工艺流程如下图： 氧化铝 氟化盐 碳阳极 直流电 　　↓ ↓ ↓ ↓ 　　↓ 　　 排出 阳极气体------ 电解槽 　 　↑ ↓ ↓ 　　 废气 ← 气体净化 铝液 　　↓ ↓ 　　回收氟化物 净化澄清 　 　↓ ↓ ↓ 　 　返回电解槽 　　浇注 轧制或铸造 　 　↓ ↓ 　　 铝锭 线坯或型材 4.产业特点 　　世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解 。电解铝产能法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是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。 二、电解锌的制液及冶炼新工艺 方法一：用铜镉渣为原料生产电解锌液 工艺流程： 经多次试验, 设计了一种铜镉渣处理新工艺(见附图)。该工艺应用了以下新技术: 浸出用