铝电解基础知识培训.ppt

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1、铝电解基础知识培训铝电解基础知识培训青海西部矿业百河铝业有限责任公司7/9/20241铝的性质及用途 铝在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为8%，仅次于氧和硅，居于第三位。但在各种金属元素当中，铝居于首位。铝的化学性质十分活泼，故自然界中极少发现元素状态的铝。含铝的矿物有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭石、明矾石。铝是一种银白色的金属。铝的原子序数为13，原子量为26.98154，外层电子排列形式为3S23P1化合价通常为三价，但有时也呈一价、二价。铝质很轻，并兼具其它优良性质，在工业上被誉为万能的金属。7/9/20242铝的性质原子序数13相对摩尔量26.98154原子价（通常）+3密

2、度g/32.3（660）2.699（20）比热J/g.0.9（20）熔点（）659沸点（）2467熔化热（J/g）386.6导热系数（J/S）2.08（20固态）2.18（200固态）导电系数（104-1-1）3637(20)体积增长率（%）6.5（由固态变为液态）平均线膨胀率（10-6/）24（20100）线平均收缩系数（%）1.71.8（65020）电化当量（g/Ah）0.3356 （Ah/g）2.9807/9/20243铝的性质及用途 铝是一种氧化倾向极为强烈的金属，所以自然界中很少有以游离状态出现的铝。铝与空气中的氧结合生成一层致密牢固的氧化铝薄膜，覆盖在铝的表面上，这一层氧化铝薄膜阻

3、止了铝的进一步氧化，提高了铝的抗腐蚀能力。铝是当今电力、冶金、轻工、化工，航空航天、机械、建筑、食品、工艺装饰等行业不可缺少的重要材料。同时，随着铝质材料性能的不断开发，其运用空间还在不断拓展。7/9/20244原铝需求量增长迅猛原铝需求量增长迅猛 图图1-11-1全世界原铝年产量增长曲线全世界原铝年产量增长曲线7/9/20245 铝冶金的发展史 金属铝最早是用化学法制取的。1825年丹麦奥斯特用钾汞齐还原无水氯化铝，得到银色粉末；1854年德国维勒用氯化铝气体通过熔融钾的表面，得到了金属铝珠；1854年法国德维斯用钠代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐，制取金属铝。电解法炼铝起源于电解法炼铝

4、起源于18541854年年。当时德国本生和法国德维。当时德国本生和法国德维斯分别通过电解氯化铝斯分别通过电解氯化铝-氯化钠络盐，得到金属铝。氯化钠络盐，得到金属铝。但在那时所用的是蓄电池，故无法扩大试验。直至但在那时所用的是蓄电池，故无法扩大试验。直至18671867年年发明了发电机，并在发明了发电机，并在18801880年年加以改进后，才使加以改进后，才使电解法可以用于生产。电解法可以用于生产。7/9/20246铝冶金的发展史 18861886年年美国美国霍尔霍尔和法国的和法国的埃鲁埃鲁，通过实验不约而同地申请了冰晶石通过实验不约而同地申请了冰晶石氧化铝融盐电解法炼铝的专利，氧化铝融盐电解法

5、炼铝的专利，得到批准。这就是通常所说的得到批准。这就是通常所说的霍尔霍尔-埃鲁法埃鲁法。也是一百多年来工业炼铝。也是一百多年来工业炼铝的唯一方法。与化学法相比，电解的唯一方法。与化学法相比，电解法成本比较低，且产品质量好，故法成本比较低，且产品质量好，故被各国相继采用，并沿用至今被各国相继采用，并沿用至今。7/9/20247霍尔霍尔-埃鲁法现代工业铝电解槽埃鲁法现代工业铝电解槽铝导杆铝导杆槽壳槽壳立柱母线立柱母线衔衔 架架小合卡具小合卡具阳极阳极打壳机构打壳机构排烟管排烟管提升机构提升机构槽眉板槽眉板短路口短路口极上覆盖料极上覆盖料7/9/20248 电电解解质质的的化化学学性性质质：从从传传

6、统统电电解解质质转转变变成成改改良良电电解解质质和和低分子比电解质，已证实显著提高电流效率，提高了生产能力。低分子比电解质，已证实显著提高电流效率，提高了生产能力。添添加加氧氧化化铝铝的的技技术术：改改进进的的电电解解槽槽引引进进了了点点式式下下料料和和控控制技术。制技术。计计算算机机已已被被广广泛泛的的运运用用在在铝铝电电解解生生产产控控制制中中。电电解解槽槽的的各各项项生生产产操操作作，例例如如氧氧化化铝铝添添加加、更更换换预预焙焙阳阳极极和和出出铝铝等等，都都实现了高度的自动化和机械化。实现了高度的自动化和机械化。改改进进了了烟烟气气排排放放控控制制，现现代代铝铝工工业业中中的的环环境境

7、保保护护已已经经有有了很大改进。了很大改进。由由于于改改进进了了阳阳极极和和阴阴极极的的质质量量，现现在在阳阳极极净净耗耗量量大大约约在在400kg/t-Al400kg/t-Al左右，部份电解槽的寿命达到左右，部份电解槽的寿命达到30003000天以上。天以上。对电解槽磁场实现模拟计算和改进，使得铝电解槽的磁对电解槽磁场实现模拟计算和改进，使得铝电解槽的磁场有了更好的平衡，这是建造大容量电解槽的一个基本前提。场有了更好的平衡，这是建造大容量电解槽的一个基本前提。现代铝工业发展现代铝工业发展 7/9/20249铝铝 电电 解解 原原 理理 现现代代铝铝工工业业生生产产，普普遍遍采采用用冰冰晶晶石

8、石-氧氧化化铝融盐铝融盐电解法。主要生产设备是电解槽。电解法。主要生产设备是电解槽。铝电解原理：以冰晶石铝电解原理：以冰晶石-氧化铝熔体为电氧化铝熔体为电解质，炭素材料为两极，强大的直流电由阳解质，炭素材料为两极，强大的直流电由阳极导入，经过电解质与铝液层从阴极导出，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，使电解质中的铝在两极间发生电化学反应，使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出得到铝液，氧离子从阴极上得到电子而析出得到铝液，氧离子则在阳极上放电生成一氧化炭、二氧化离子则在阳极上放电生成一氧化炭、二氧化碳混合气体的过程。碳混合气体的过程。7/9/202410现代铝工业

9、生产流程图 铝电解槽铝电解槽氧化铝氟化盐预焙阳极组预焙阳极组供电机组直流电外部电源干法净化电解烟气载氟氧化铝净化后烟气排空排空阴极铝液真空抬包铝液保持炉铝液铸锭产品交库氧化铝投放7/9/202411现代铝工业生产的描述 现代铝工业中原铝的生产，主要采用冰晶石现代铝工业中原铝的生产，主要采用冰晶石氧化铝融盐氧化铝融盐电解法。直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反电解法。直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应的过程。应的过程。电解的产物，电解的产物，阴极上是液体铝阴极上是液体铝，阳极上是阳极上是COCO2 2（约（约75%75%80%80%）和）和COCO（约（约20%20%25%2

10、5%）。在工业电解槽中，电解质通常由。在工业电解槽中，电解质通常由95%95%（质量百分数，下同）冰晶石与（质量百分数，下同）冰晶石与5%5%氧化铝组成，电解温度氧化铝组成，电解温度为为945945960960。电解液的密度。电解液的密度约为约为2.1g/c2.1g/c，铝液密度，铝液密度为为2.3 2.3 g/cg/c，两者因密度差而上下分层。，两者因密度差而上下分层。铝液用真空抬包抽出后，经过净化和过滤，浇铸成商品铝液用真空抬包抽出后，经过净化和过滤，浇铸成商品铝锭，其纯度可达到铝锭，其纯度可达到99.5%99.5%99.8%99.8%。阳极气体中还含有少量。阳极气体中还含有少量的有害的氟

11、化物、沥青烟、固体粉尘和二氧化硫。废气净化的有害的氟化物、沥青烟、固体粉尘和二氧化硫。废气净化后，废气排入大气，回收的氟化物返回电解槽内。后，废气排入大气，回收的氟化物返回电解槽内。7/9/202412铝电解槽工作示意图铝电解槽工作示意图氧化铝加料(输送车间)阳极运输(车队)铝液运输(车队)铝液铸锭(铸造车间)直流电流(动力车间)预焙阳极(阳极车间)过程自动控制(计算机车间)电解烟气净化(输送车间)设备检修(检修车间)电解槽控制与维护(电解车间)原铝、成品铝分析流程检查(质量管理部)全公司动力(动力车间)7/9/202413铝电解槽发展简史 在在20世世纪纪20年年代代，挪挪威威开开始始使使用

12、用侧侧棒棒自自焙焙阳阳极极铝铝电电解解槽槽槽槽型型，槽槽容容量量随随之之扩扩大大，电电流流强强度度到到2.5KA，电电流流效效率率约约80%，公公斤斤铝铝电电耗耗20kwh，这这种种型型式式的的铝铝电电解解槽槽很很快快在在全全世世界界范范围围推推广广使使用，槽容量也增大到用，槽容量也增大到135KA。由由于于侧侧插插自自焙焙阳阳极极铝铝电电解解槽槽的的电电流流分分布布不不均均匀匀，阳阳极极操操作作复复杂杂，不不易易实实现现机机械械化化。在在20世世纪纪40年年代代，法法国国成成功功研研制制出出上上插插自自焙焙阳阳极极铝铝电电解解槽槽，这这种种槽槽型型在在阳阳极极结结构构上上增增设设了了集集气气

13、罩罩，用用以以收收集集阳阳极极气气体体，提提高高了了烟烟气气中中氟氟的的浓浓度度，使使烟烟气气易易于于净净化化和和易于氟的回收，最大电流强度达到了易于氟的回收，最大电流强度达到了150-160KA。由于世界各国对环境保护要求日趋严格；碳素生产技术日益由于世界各国对环境保护要求日趋严格；碳素生产技术日益发展，成功制造出大规格预焙阳极碳块；同时，随着氧化铝产发展，成功制造出大规格预焙阳极碳块；同时，随着氧化铝产量的日益增长，量的日益增长，在在20世纪世纪60年代年代开始开发运用大型预焙阳极电开始开发运用大型预焙阳极电解槽，槽中央部位实现自动下料，电流强度达到了解槽，槽中央部位实现自动下料，电流强度

14、达到了230-350KA以上，电流效率以上，电流效率94%-95%，公斤铝电耗达到，公斤铝电耗达到13 kwh.7/9/202414槽型及其特点 工业铝电解槽槽型有：工业铝电解槽槽型有：侧插棒自焙阳极铝电解槽；侧插棒自焙阳极铝电解槽；上插棒自焙铝电解槽；上插棒自焙铝电解槽；预焙阳极铝电解槽；（连续、间断）预焙阳极铝电解槽；（连续、间断）三者各具特点。三者各具特点。7/9/202415自焙阳极铝电解槽自焙阳极铝电解槽 铝电解自焙阳极槽。生产中，根据其阳极消耗情况，定期地从上部添加阳极糊；利用电解槽运行产生的热量，将新加入的阳极糊焙烧成为坚实的固体阳极。阳极因此能连续使用，这正好与电解的连续过程相

15、适应。但自焙槽在运行中，焙烧阳极时散发出有害的沥青烟气，它的回收又较为困难，净化费用较高，造成的污染较严重。“二次阳极”质量问题在技术上解决困难，阳极发生病变的概率高，造成指标不理想。7/9/202416侧插式连续自焙铝电解槽7/9/202417上插式连续自焙铝电解槽7/9/202418预焙阳极铝电解槽 预焙阳极铝电解槽。预焙阳极铝电解槽。使用预先焙烧过使用预先焙烧过的阳极，待阳极消耗到一定高度时要进行的阳极，待阳极消耗到一定高度时要进行更换，把旧极取出换上新极。更换，把旧极取出换上新极。因此阳极不因此阳极不能连续使用，还会产生残极，而且更换阳能连续使用，还会产生残极，而且更换阳极的过程会给铝

16、电解生产造成较大的波动极的过程会给铝电解生产造成较大的波动和影响。预焙阳极在生产过程中沥青烟气和影响。预焙阳极在生产过程中沥青烟气已进行净化处理，因而不会给厂房内环境已进行净化处理，因而不会给厂房内环境造成影响。造成影响。7/9/202419连续预焙铝电解槽图16 连续式预焙阳极电解槽简图1阳极炭块 2阳极棒 3阳极母线 4槽壳5阳极炭块接缝 6阴极炭块 7阴极棒 8保温层7/9/202420现代大型预焙铝电解槽7/9/202421三种槽型的特点：就机械化和自动化程度而论:以预焙阳极铝电解槽的机械化和自动化程度最高，特别是中部下料的预焙阳极电解槽。上插棒自焙阳极铝电解槽次之。侧插棒自焙阳极铝电

17、解槽最低。各种类型的电解槽,产生电极电压高低的顺序为：上插棒自焙阳极铝电解槽最高，侧插棒自焙阳极铝电解槽居中，预焙阳极铝电解槽最低。7/9/202422三种槽型的特点：从投资来看:预焙阳极铝电解槽的上部结构和阳极装置比较简单，电解槽本身造价较低，但制造预焙阳极需要额外的阳极成型、阳极焙烧和阳极组装等一整套设备，从而增加的投资较多，这一般适于大型铝电解厂。上插棒自焙阳极铝电解槽上部机构比较复杂，投资较高，侧插棒自焙阳极铝电解槽投资则相对低些。按电解槽容量而言:预焙阳极铝电解槽容量最大，上插棒自焙阳极铝电解槽次之，侧插棒自焙阳极铝电解槽最小。7/9/202423三种槽型的特点：在现代铝电解工业中，

18、由于，中部加在现代铝电解工业中，由于，中部加料的预焙阳极铝电解槽，在电解过程中无料的预焙阳极铝电解槽，在电解过程中无沥青烟害产生，密闭程度高，烟气收集和沥青烟害产生，密闭程度高，烟气收集和净化率好，环保效应较高，阳极电压降低，净化率好，环保效应较高，阳极电压降低，操作机械化，自动化程度高，适于电子计操作机械化，自动化程度高，适于电子计算机控制管理，因而被广为采用。算机控制管理，因而被广为采用。而中小而中小型铝厂采用自焙阳极电解槽组织生产，给型铝厂采用自焙阳极电解槽组织生产，给社会带来的资源浪费和环保负担，正迫使社会带来的资源浪费和环保负担，正迫使企业面临强制改造和关闭的压力。企业面临强制改造和

19、关闭的压力。7/9/202424工业铝电解槽的布置方式、纵向排列：、纵向排列：+-供供电电车车间间一般用于100KA以下容量的电解系列7/9/202425工业铝电解槽的布置方式、横向排列：、横向排列：+-供供电电车车间间一般用于160KA以上容量的大型预焙电解系列7/9/202426现代大型预焙铝电解槽的构成现代大型预焙铝电解槽的构成7/9/202427现代大型预焙铝现代大型预焙铝电解槽的构成7/9/202428现代大型预焙铝现代大型预焙铝电解槽的构成电解槽上部机构就位电解槽上部机构就位螺旋起重机螺旋起重机7/9/202429现代大型预焙铝现代大型预焙铝电解槽的构成7/9/202430现代大型

20、预焙铝现代大型预焙铝电解槽的构成7/9/202431现代大型预焙铝现代大型预焙铝 电解槽的构成7/9/202432 铝电解生产中的主要原料 一、一、溶质溶质氧化铝氧化铝氧氧化化铝铝是是铝铝电电解解的的主主要要原原料料。铝铝电电解解对对氧氧化化铝铝的的要要求，首先是它的化学纯度，其次是物理性能。求，首先是它的化学纯度，其次是物理性能。在化学纯度方面，要求氧化铝中杂质和水分的含量在化学纯度方面，要求氧化铝中杂质和水分的含量低。因为氧化铝中那些电位正于铝的元素的氧化物，低。因为氧化铝中那些电位正于铝的元素的氧化物，如如SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3、等。在电解过程中会被铝还原，还原、

21、等。在电解过程中会被铝还原，还原出来的出来的SiSi和和FeFe进入铝中，从而降低铝的品位；而那些进入铝中，从而降低铝的品位；而那些电位负于铝的元素的氧化物杂质，如电位负于铝的元素的氧化物杂质，如NaNa2 2O O和和CaOCaO会分解会分解冰晶石，还会增加铝液中的氢含量。其它杂质，如冰晶石，还会增加铝液中的氢含量。其它杂质，如P P2 2O O5 5、TiOTiO2 2、V V2 2O O5 5、CrCr2 2O O3 3等都会影响电流效率。等都会影响电流效率。7/9/202433铝电解生产中的主要原料 工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过程正常进行是很

22、重要的。通常要求它具有较程正常进行是很重要的。通常要求它具有较小的吸水性，能够较快地溶解在熔融电解质小的吸水性，能够较快地溶解在熔融电解质里，在加料时飞扬损失少，并能够严密地覆里，在加料时飞扬损失少，并能够严密地覆盖在碳阳极上以防止阳极在空气中氧化，同盖在碳阳极上以防止阳极在空气中氧化，同时在凝固的电解质结壳表面上起良好的保温时在凝固的电解质结壳表面上起良好的保温作用。这些物理性能取决于氧化铝晶格的晶作用。这些物理性能取决于氧化铝晶格的晶型、粒度和几何形状。氧化铝分：砂状、粉型、粒度和几何形状。氧化铝分：砂状、粉状和中间状，其安息角分别为状和中间状，其安息角分别为30303535，4545和和

23、36364444。7/9/202434增加氧化铝平衡示意图氧化铝平衡示意图氧化铝平衡示意图氧化铝平衡示意图氧化铝超浓相输送系统槽上料箱天车料箱天车加料系统新鲜氧化铝+渣壳载氟氧化铝氧化铝+渣壳+结壳块+脏料人工添加转变成铝换极带走漏到楼下飞扬损失氧化铝输送过程损失纯度损失槽极上、加工面及槽内铺底净化系统损失结壳块氧化铝粉槽极上、加工面及槽内铺底会发生变化减少过磅、水份损失？（41kg）（）（2.124%）与理论比与理论比97.88%5.34%回收95%，损失：5kg。（0.26%）纯度98.6%，损失：27kg。换极60kg回收95%，损失：3kg。（0.16%）其它损失总和：其它损失总和：6

24、kg。（0.31%）7/9/202435生产1吨铝氧化铝的实际消耗情况序号项目氧化铝的理论需求Kg占计划数的百分比%按回收铝95%计损失Kg占总数的百分比%备注1反应生成铝188997.88/按化学反应式计算2阳极交换带走1035.3450.26以1块极带走150kg.电流238KA.电流效率90%计，每生产1吨铝需要氧化铝：150*32/27/（238*0.9*0.3355*24）/1000=1033漏到楼下603.1130.16实际每换1块极漏到楼下90kg,同理计算，每生产1吨铝漏下楼的氧化铝数。4氧化铝纯度损失271.4按照氧化铝质量标准，一级品氧化铝含量98.6%以上计。1930*9

25、8.6%=275其他损失60.31包括输送损失、净化系统损失、飞扬损失等。6正常加工漏料10.740.56换出的残极覆盖料增加（10块增加500kg)7增减覆盖料厚度10.740.56以增加1cm覆盖料厚度多加500kg，折氧化铝吨耗增加：500/27*（238*0.9*0.3355*24）/1000=10.748增减出铝190.98以增加100kg铝，折氧化铝吨耗增加：19kg.7/9/202436铝电解生产中的主要原料二、二、熔剂熔剂氟化盐氟化盐铝电解生产用的主要溶剂是冰晶石，氧化铝能够溶解在冰晶石铝电解生产用的主要溶剂是冰晶石，氧化铝能够溶解在冰晶石中，在中，在962962时约能溶解时约

26、能溶解11%11%的氧化铝。另外还有氟化铝、氟化的氧化铝。另外还有氟化铝、氟化钙、氟化镁、氟化鋰。钙、氟化镁、氟化鋰。冰晶石冰晶石氧氧化化铝铝能能够够溶溶解解在在熔熔融融冰冰晶晶石石里里，构构成成的的冰冰晶晶石石氧氧化化铝铝这这种种电电解解质质基基本能够满足铝电解的需要：本能够满足铝电解的需要：首首先先纯纯冰冰晶晶石石里里不不含含有有电电位位顺顺序序比比铝铝更更正正电电性性的的金金属属杂杂质质，因因而而可可以以保保证产品铝的质量。证产品铝的质量。其其次次，熔熔融融冰冰晶晶石石能能够够较较好好地地溶溶解解氧氧化化铝铝，而而且且所所构构成成的的冰冰晶晶石石氧氧化化铝溶液可以在冰晶石的熔点铝溶液可以

27、在冰晶石的熔点10081008以下进行电解。以下进行电解。第第三三，在在此此电电解解温温度度之之下下，冰冰晶晶石石氧氧化化铝铝溶溶液液的的密密度度比比铝铝液液的的密密度度小小10%10%，因因此此电电解解出出来来的的铝铝液液能能沉沉积积在在电电解解质质液液下下的的阴阴极极上上，这这就就能能够够减减少少铝的氧化损失，而且更为重要的是可以大大简化电解槽的结构。铝的氧化损失，而且更为重要的是可以大大简化电解槽的结构。第四，这种电解质具有相当良好的导电性。此外，冰晶石第四，这种电解质具有相当良好的导电性。此外，冰晶石氧化铝溶液氧化铝溶液基本上不吸水，在电解温度下它的蒸汽压不高，这就能保证电解质成份相基

28、本上不吸水，在电解温度下它的蒸汽压不高，这就能保证电解质成份相对稳定。对稳定。7/9/202437铝电解生产中的主要原料 氟化铝氟化铝 氟化铝可用来降低电解质分子比，改善电解质氟化铝可用来降低电解质分子比，改善电解质性质，目前在铝工业上得到广泛运用。作为冰晶石性质，目前在铝工业上得到广泛运用。作为冰晶石氧化铝溶液的一种添加剂，它既可以弥补电解质氧化铝溶液的一种添加剂，它既可以弥补电解质中氟化铝的损失，又可以降低电解质的分子比，降中氟化铝的损失，又可以降低电解质的分子比，降低电解质温度。工业氟化铝是一种白色粉末，其粒低电解质温度。工业氟化铝是一种白色粉末，其粒度比氧化铝稍大，不粘手。它在常压下加

29、热时不熔度比氧化铝稍大，不粘手。它在常压下加热时不熔化，但在高温下升华（不经过液态直接气化），化，但在高温下升华（不经过液态直接气化），12001200时蒸汽压达到时蒸汽压达到760760毫米。毫米。7/9/202438铝电解生产中的主要原料三、导电介质三、导电介质预焙阳极碳块组预焙阳极碳块组沥青石油焦沥青焦残极破碎煅烧中碎筛分中粒料破碎粗粒料清理中碎筛分粗粒料中粒料贮仓贮仓贮仓贮仓贮仓细粉碎细粉料定量给料（配料）预热连续混捏（两段）计量振动成型生碳块焙烧清理阳极组装预焙阳预焙阳极组极组熔化静置泵7/9/202439铝电解生产中的动力循循环环水水池池外外部部高高压压电电源源室室内内开开关关站站

30、主主控控楼楼整整流流机机组组、动动力力室室露露天天变变压压器器室室电解二厂房电解二厂房电解三厂房电解三厂房供电平面配置图供电平面配置图强大的直流电送往强大的直流电送往240KA电解系列电解系列7/9/202440铝电解生产日常主要操作阳极交换作业；阳极交换作业；出铝作业；出铝作业；熄灭阳极效应作业；熄灭阳极效应作业；抬母线作业；抬母线作业；各种测量，数据收集作业；各种测量，数据收集作业；对电解槽的巡视、检查作业；对电解槽的巡视、检查作业；打捞碳渣作业；打捞碳渣作业；局部扎边部作业。局部扎边部作业。7/9/202441 铝电解生产主要技术经济指标铝电解生产主要技术经济指标 在在铝铝电电解解生生产

31、产中中，衡衡量量生生产产效效果果优优劣劣的的主主要要技技术术经经济济指指标标通通常常有有：产产量量、电电流流效效率率、直直流流电电耗耗、质质量量、原原材材料料及能源消耗。它们是铝生产成本的决定性因素。及能源消耗。它们是铝生产成本的决定性因素。一、一、原铝产量原铝产量 电解槽系列铝产量是指电解条件下所生产的原铝量。铝产电解槽系列铝产量是指电解条件下所生产的原铝量。铝产量与电流强度、电流效率和运行的槽昼夜总数有关。通过提量与电流强度、电流效率和运行的槽昼夜总数有关。通过提高电流强度、电流效率和增加运行的槽昼夜总数，都能够增高电流强度、电流效率和增加运行的槽昼夜总数，都能够增加铝产量。因此电解生产中

32、提高铝产量的途径通常有：加铝产量。因此电解生产中提高铝产量的途径通常有：保持生产的稳定性；保持生产的稳定性；提高电流强度；提高电流强度；增加电解槽系列的槽昼夜总数；增加电解槽系列的槽昼夜总数；提高电流效率提高电流效率。7/9/202442 铝电解生产主要技术经济指标铝电解生产主要技术经济指标 二、二、电流效率电流效率铝电解的电流效率是指阴极上实际产出的铝量相对于理论铝电解的电流效率是指阴极上实际产出的铝量相对于理论上按照法拉第定律计算的铝量的百分数或小数。铝电解电上按照法拉第定律计算的铝量的百分数或小数。铝电解电流效率是铝电解生产的一项重要技术经济指标，在其它条流效率是铝电解生产的一项重要技术

33、经济指标，在其它条件不变的情况下与铝产量、物耗、能耗是密切关联的。件不变的情况下与铝产量、物耗、能耗是密切关联的。电流效率与铝产量和电耗率的关系电流效率与铝产量和电耗率的关系铝铝电电解解电电流流效效率率直直接接影影响响铝铝的的产产量量和和电电耗耗率率，它们之间的关系可用下式表示：它们之间的关系可用下式表示：7/9/202443 电流效率降低的原因：电流效率降低的原因：铝铝电电流流效效率率总总是是达达不不到到100%100%，其其主主要要原原因因是是阴阴极极上上电电解解析析出出的的铝铝又又重重新新溶溶解解或或机机械械地地混混入入电电解解质质中中，并并被被循循环环着着的的电电解解质质带带到到阳阳极

34、极空空间间或或电电解解质质表表面面被被阳阳极极气气体体中中的的二二氧氧化化碳碳或或空空气气中中的的氧氧所所氧氧化化。此此外外，也也可可能能有有其其它它离离子子放放电电和和电电流流空空耗耗。归归纳纳起起来，引起电流效率降低主要有以下四种：来，引起电流效率降低主要有以下四种：1 1铝的重新溶解再氧化造成的损失。铝的重新溶解再氧化造成的损失。2 2在在一一定定条条件件下下，钠钠离离子子同同铝铝离离子子一一起起放放电电，析析出出钠钠，造造成成电流损失。电流损失。3 3电流空耗电流空耗高高价价离离子子在在阴阴极极上上放放电电不不完完全全，生生成成低低价价离离子子，此此低低价价离离子子以以后后又又在在阳阳

35、极极上上氧氧化化，重重新新生生成成高高价价离离子子，如如此此循循环环，造造成成电电流流空空耗耗。此此外外，融融盐盐的的电电子子导导电电或或阴阴极极和和阳阳极极短短路路也也会会造造成成电电流流空耗。空耗。4 4其它损失其它损失槽内生成槽内生成ALAL4 4C C3 3，融盐中所含水分的电解，杂质化合物的电解，融盐中所含水分的电解，杂质化合物的电解，出铝和铸锭过程中的铝损失等。出铝和铸锭过程中的铝损失等。7/9/202444铝电解生产主要技术经济指标铝电解生产主要技术经济指标铝的电流效率的计算公式：铝的电流效率的计算公式：电流效率（%）=m/m100%=m/0.3355 I t100%式中：m 铝

36、的实际产量，g；I 平均电流强度，A；t 电解时间，h；0.3355 铝的电化学当量，g/Ah。原铝产量（吨）=0.335524I槽昼夜1067/9/202445铝电解生产主要技术经济指标铝电解生产主要技术经济指标三、三、原铝直流电耗原铝直流电耗 直流电耗的基本概念直流电耗的基本概念直流电耗率是用于表示电能利用效率的一项重要指标。直流电耗率是用于表示电能利用效率的一项重要指标。它是指铝电解产出单位金属铝量所消耗的电能量。它是指铝电解产出单位金属铝量所消耗的电能量。计算出计算出每公斤铝的理论耗电量为每公斤铝的理论耗电量为6.32kwh6.32kwh。而实际的铝电而实际的铝电解电耗量远大于理论量。

37、理论量与实际量之比的百分数称为解电耗量远大于理论量。理论量与实际量之比的百分数称为电能效率。实际的铝电解电能消耗通常按下式进行计算：电能效率。实际的铝电解电能消耗通常按下式进行计算：7/9/202446式中：式中：2980 2980 为电化当量；（为电化当量；（0.33550.3355的倒数）的倒数）W W 吨铝的电耗率吨铝的电耗率kwh/t-Alkwh/t-Al；V V平均电压平均电压 铝电解槽的平均电压（伏）；铝电解槽的平均电压（伏）；电流效率（电流效率（%）；）；从式中看出，铝电解生产中实际的电能消耗与平均槽从式中看出，铝电解生产中实际的电能消耗与平均槽电压成正比，与电流效率成反比。电压

38、成正比，与电流效率成反比。降低直流电耗的途径降低直流电耗的途径 1 1提高电流效率；提高电流效率；2 2降低电解槽的平均电压。降低电解槽的平均电压。电解槽的平均电压电解槽的平均电压由极化电压降、阳极压降、阴极压降、由极化电压降、阳极压降、阴极压降、电解质压降、槽内母线压降、槽外母线电压降以及效应电压电解质压降、槽内母线压降、槽外母线电压降以及效应电压降的分摊值降的分摊值组成。因此，通过采取有效措施，降低以上压降组成。因此，通过采取有效措施，降低以上压降值，即可以达到降低电解槽平均电压的目的。值，即可以达到降低电解槽平均电压的目的。7/9/202447铝电解生产主要技术经济指标铝电解生产主要技术

39、经济指标四、四、原铝质量原铝质量 铝铝的的质质量量通通常常按按铝铝中中金金属属的的杂杂质质的的含含量量来来评评定定，铝铝中中金金属属杂杂质质有有二二十十多多种种，其其中中最最主主要要的的是是SiSi、FeFe、CuCu等等，此此外外铝铝中中 还还 有有 非非 金金 属属 杂杂 质质，如如 氢氢、氧氧 化化 铝铝、炭炭 化化 铝铝 等等。按按GB/T11962002GB/T11962002可可将将重重熔熔用用铝铝锭锭分分为为AL99.90AL99.90、AL99.85AL99.85、AL99.70AAL99.70A、AL99.70AL99.70、AL99.60AL99.60、AL99.50AL9

40、9.50、AL99.00AL99.00等等七七个个质质量等级。量等级。原铝中的主要的杂质是硅和铁，同时，还存在其它如：钠、原铝中的主要的杂质是硅和铁，同时，还存在其它如：钠、钙、磷、硼、钛、钡、锌、镓等杂质金属。他们绝大部分随钙、磷、硼、钛、钡、锌、镓等杂质金属。他们绝大部分随氧化铝等原料带入原铝中。氧化铝等原料带入原铝中。进入原铝的非金属杂质主要有：进入原铝的非金属杂质主要有：氢、氧化铝、炭化铝等。氢、氧化铝、炭化铝等。7/9/202448铝电解生产主要技术经济指标铝电解生产主要技术经济指标五、五、原材料消耗原材料消耗原原材材料料消消耗耗在在原原铝铝成成本本中中占占很很大大比比例例，降降低低

41、其其消消耗耗、能能有有效效降低成本。降低成本。物料消耗问题物料消耗问题理理论论上上每每生生产产一一吨吨铝铝要要消消耗耗18891889公公斤斤氧氧化化铝铝，但但是是由由于于工工业业氧氧化化铝铝中中只只含含有有98.5-99%98.5-99%的的氧氧化化铝铝，炭炭阳阳极极并并非非纯纯炭炭，冰冰晶晶石石在在电电解解过过程程中中亦亦有有所所分分解解和和蒸蒸发发，各各种种物物料料都都有有一一些些机机械械损损失失，实际上的物料消耗量大约超过上述理论需要量的实际上的物料消耗量大约超过上述理论需要量的5%5%。要降低消耗，须使运输管道、储槽、加料设备等严密不漏，要降低消耗，须使运输管道、储槽、加料设备等严密

42、不漏，包括氧化铝的袋子要防止破损，倒装时要倒干净，加料操作要包括氧化铝的袋子要防止破损，倒装时要倒干净，加料操作要认真仔细，不要将料撒到槽外，泄漏、飞扬的氧化铝尽量回收，认真仔细，不要将料撒到槽外，泄漏、飞扬的氧化铝尽量回收，烟气废料要净化回收并提高回收效率，对氧化铝粒度应尽量控烟气废料要净化回收并提高回收效率，对氧化铝粒度应尽量控制不能过细。制不能过细。7/9/202449铝电解生产主要技术经济指标铝电解生产主要技术经济指标 氟化盐单耗氟化盐单耗 1 1冰冰晶晶石石、氟氟化化铝铝、氟氟化化纳纳、氟氟化化钙钙、氟氟化化镁镁等等总总称称氟盐。氟盐。一一般般单单耗耗如如下下：冰冰晶晶石石5kg/t

43、.Al5kg/t.Al，氟氟化化铝铝27kg/t.Al,27kg/t.Al,氟氟化化铝铝1kg/t.Al1kg/t.Al，氟化镁，氟化镁3-5kg/t.Al3-5kg/t.Al。2 2氟化盐消耗的原因氟化盐消耗的原因氟氟盐盐理理论论上上不不消消耗耗，实实际际消消耗耗的的原原因因主主要要有有：高高温温蒸蒸发发，炭渣带走、槽衬吸收、水解，运输损失，加料损失等。炭渣带走、槽衬吸收、水解，运输损失，加料损失等。3 3降低消耗的途径降低消耗的途径由于氟化铝易挥发，添加时切忌直接加入液体电解质，而由于氟化铝易挥发，添加时切忌直接加入液体电解质，而应将其加在氧化铝打壳下料口处，再覆盖一层氧化铝，待下应将其加

44、在氧化铝打壳下料口处，再覆盖一层氧化铝，待下次加工时打入电解槽内，以防造成严重的挥发损失。另外添次加工时打入电解槽内，以防造成严重的挥发损失。另外添加的原料要尽量减少水份的含量，以防造成电解槽中氟盐的加的原料要尽量减少水份的含量，以防造成电解槽中氟盐的水解损失。其它添加物也应尽量减小其机械损失水解损失。其它添加物也应尽量减小其机械损失。7/9/202450 炭阳极消耗炭阳极消耗1 1不不论论是是阳阳极极块块或或阳阳极极糊糊，按按理理论论计计算算，假假设设反反应应全全部部生生成成COCO2 2，碳碳需需要要消消耗耗333333公公斤斤/吨吨-AL-AL。而而如如果果反反应应生生成成70%CO70

45、%CO2 2、30%CO30%CO，计计算算得得出出碳碳的的消消耗耗为为433433公公斤斤/吨吨-AL-AL。目目前前，在在各各种不同类型的槽上，炭阳极单耗存在着明显的差异：种不同类型的槽上，炭阳极单耗存在着明显的差异：上插槽（阳极糊）上插槽（阳极糊）560-630560-630公斤公斤/吨吨ALAL侧插槽（阳极糊）侧插槽（阳极糊）500-550500-550公斤公斤/吨吨ALAL预焙槽（阳极块）毛耗预焙槽（阳极块）毛耗520-580520-580公斤公斤/吨吨ALAL 净耗净耗430-480430-480公斤公斤/吨吨ALAL2 2炭阳极消耗增加的原因：炭阳极消耗增加的原因：机机械械损损耗

46、耗，阳阳极极上上炭炭粒粒没没有有参参加加反反应应，即即脱脱落落进进入入电电解解质内，成为电解质中的炭渣（自焙槽漏糊）。质内，成为电解质中的炭渣（自焙槽漏糊）。在高温下直接与空气接触而被氧化。在高温下直接与空气接触而被氧化。铝的重熔损失。铝的重熔损失。杂质放电带来的碳阳极损失。杂质放电带来的碳阳极损失。7/9/202451 铝的成本铝的成本成成本本管管理理是是企企业业经经营营管管理理中中的的重重要要环环节节，企企业业要要想想取取得得好好的的经经济济效效益益，就就必必须须降降低低产产品品成成本本，用用尽尽可可能能低低的的人人力力、财财力力、物物力力消消耗耗，生生产更多，更好的产品。产更多，更好的产

47、品。1 1成本开支范围成本开支范围工工业业企企业业产产品品成成本本开开支支范范围围由由国国家家统统一一规规定定，未未经经批批准准任任何何单单位位不不得自行扩大成本支出范围。内容包括：得自行扩大成本支出范围。内容包括：1 1）为制造产品而耗用的各种原料、材料、外购半成品。）为制造产品而耗用的各种原料、材料、外购半成品。2 2）为制造生产产品而耗用的燃料及动力。）为制造生产产品而耗用的燃料及动力。3 3）生产工人、管理人员的工资和按工总额提取的职工福利基金。）生产工人、管理人员的工资和按工总额提取的职工福利基金。4 4）按按规规定定提提取取的的固固定定资资产产折折旧旧基基金金，大大修修基基金金和和

48、日日常常开开支支的的中中、小修理费。小修理费。5 5）按规定计入产品成本的低值易耗品购置费用。）按规定计入产品成本的低值易耗品购置费用。6 6）产品的包装和销售费用。）产品的包装和销售费用。7 7）经经主主管管部部门门批批准准，每每平平方方米米造造价价不不超超过过二二十十元元的的简简易易料料棚棚修修理理费。费。8 8）按规定计入产品成本的停工费和废品损失。）按规定计入产品成本的停工费和废品损失。9 9）其它生产费用如生产管理费用、运输费、材料产品盘盈盘亏、）其它生产费用如生产管理费用、运输费、材料产品盘盈盘亏、利用收支等费用。利用收支等费用。7/9/202452铝电解生产主要技术经济指标铝电解

49、生产主要技术经济指标2 2降低成本的途径降低成本的途径从从铝铝成成本本构构成成分分析析可可知知：降降低低成成本本的的途途径径有有很很多多方方面面，其中最主要的是从生产技术和经营管理上下功夫。其中最主要的是从生产技术和经营管理上下功夫。1 1）努力提高机械化和自动化水平；）努力提高机械化和自动化水平；2 2）提高设备利用率，努力增加铝产量；）提高设备利用率，努力增加铝产量；3 3）努力提高产品质量；）努力提高产品质量；4 4）加强经营管理，实行经济核算；）加强经营管理，实行经济核算；5 5）保持电解槽的平稳运行，提高电流效率；）保持电解槽的平稳运行，提高电流效率；6 6）降低电解生产的平均电压，降低原铝直流电耗；）降低电解生产的平均电压，降低原铝直流电耗；7 7）降低各种原材物料的消耗；）降低各种原材物料的消耗；8 8）降低库存、在制品、原料等资金的占用，降低流动资）降低库存、在制品、原料等资金的占用，降低流动资 金，减少财务费用的支出。金，减少财务费用的支出。7/9/202453谢谢大家！谢谢大家！7/9/202454