铝电解槽的发展进程.pptVIP

铝电解的发展进程 铝电解槽的演变 铝电解槽是炼铝的主体设备。 在铝工业初期，曾采用4—8kA小型预焙阳极电解槽。而目前大型电解槽的电流达到300一500kA 。每千克铝的电能消耗量也明 显减少。在铝工业初期，高达42kw/h，现代大型预焙槽已降低到13．2kw/h。铝电解槽的电流效率，在铝工业初期为70％左右，现在已经提高到90％一95％。 铝的历史及铝电解的发展 铝是地壳中储量居第三位的元素(约为8％)，在各种金属元素中铝居首位，但自然界未发现游离状态的金属铝。铝是许多矿物的重要组元，包括泥土、铝土矿、云母、氟石、明矾石、冰晶石等，以及若干氧化物形态矿物，如刚玉、玉石、红宝石等都含铝元素。 ????1746年德国人波特(J．H-Pott)用明矾制得一种氧化物，即氧化铝。18世纪法国的拉瓦锡(A．L.?Lavoisier)认为这是一种未知金属的氧化物，它与氧的亲和力极大，以致不可能用碳和当时已知的其他还原剂将它还原出来。 铝的发现和提取 1807年英国人戴维(H．Davy)试图电解熔融的氧化铝以取得金属，没有成功。1809年他将这种想像中的金属命名为alumium，后来改为aluminium。1825年丹麦人奥斯特(H.C.Oersted)用钾汞齐还原无水氯化铝，第一次得到几毫克金属铝，指出它具有与锡相同的颜色和光泽。1827年德国沃勒用钾还原无水氯化铝得到少量金属粉末。1845年他用氯化铝气体通过熔融金属钾的表面，得到一些铝珠，每颗重约10～15mg，从而对铝的密度和延展性作了初步测定，指出铝的熔点不高。1854年法国戴维尔(s．c．Deville)用钠代替钾还原NaAlCl4络合盐，制得金属铝；同年建厂，生产出一些铝制头盔、餐具和玩具。当时铝的价格接近黄金 1886年美国霍尔(C．M．Hall)和法国埃鲁特(P.L.?T．Heroult)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。1888年在美国匹兹堡建立世界上第一家电解铝厂，铝的生产从此进入新的阶段。1956年世界铝产量开始超过铜而居有色金属的首位，成为产量仅次于钢铁的金属。  ????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。主要原因是铝和氧结合得十分牢固，难以把铝分离出来。 ????炼铝方法的发展可分为两个时期：最初是化学法，然后是电解法。 ????铝的工业化生产开始于1855年，当时法国人戴维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得金属铝。拿破仑三世预见到它在轻型铠甲中的潜在应用而使铝的军事应用获得政府支持。然而，直到冰晶石一氧化铝熔盐电解法实现工业应用之前，仅生产出少量的铝。 铝电解简史 ?1854年德国人本森(R．Bunsen)用电解NaAlcl。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，因而不能进行工业电解试验。1867年发明了发电机并在1880年加以改进，这种电源才可用于工业生产。1883年美国布拉雷(Bradley)提出冰晶石一氧化铝熔盐电解方案。3年之后即1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特都在当年通过实验申请了冰晶石·氧化铝熔盐电解法的专利，这就是霍尔一埃鲁特法。这一方法的要点仍是近代铝电解工业的基础。 自从1886年发明了冰晶石一氧化铝熔盐电解法之后，1888年11月霍尔在美国．Pittsburgh建厂实现工业化生产，1889年埃鲁特在瑞士Neuhausen建厂生产铝，这就是电解法工业生产铝的开始。 ????1888年8月奥地利科学家拜耳(K．J．Bayer)申请了从铝土矿提取氧化铝的专利。与此同时，瑞士冶金公司利用莱茵河上的水力发电，获得了廉价的电力。由此，霍尔一埃鲁特法、拜耳法以及廉价的电力推进了美国和欧洲铝工业的发展，于是，电解法很快取代了化学法。化学法总共生产了约200t铝，前后约30年，该工艺在19世纪末逐渐被淘汰。 以后，其他各国相继采用冰晶石一氧化铝熔盐电解法炼铝，英国开始于1890年，德国为1898年，奥地利为1899年，挪威为1906年，意大利为1907年，西班牙为1927年，苏联为1931年，中国为1938年。 ????冰晶石一氧化铝熔盐电解法发明120多年来，全世界的铝产量已有极大的增长。1890年是化学法和电解法的交替时代，原铝的产量只有180t左右。1970年达到1000万t，1980年为1625万t，2000年突破了2400万t，2007年已超过2500万t。 目前冰晶石一氧化铝熔盐电解法仍然是工业炼铝的唯一方法。多年以来，为了探索新的炼铝方法，曾经试验了多种炼铝新方法，如碳热法、氯化铝法等，虽然取得了一定的进展，但在可预见的将来都还不能在经济上和规模上与熔盐电解法相匹敌。 20世纪80年代