铝电解课件报告.ppt

铝液波动 铝电解槽槽内铝液经常处于波动状态。其波峰高度和波动频率与阳极气体逸出状态和铝液中电磁作用力大小等因素有关。 预备槽阳极上的电流分配呈正弦波形变动，当铝液尖峰正好掠过该阳极之下并返回来的时候，该阳极便达到其电流最大值。按时间计算的平均电流值，几乎正好等于其额定值。 滚铝 铝电解槽发生滚铝时，一股铝液从槽底翻上来，然后沿槽壁沉下去，有时铝液甚至会喷射到槽外。 水平磁场与纵向电流相作用，产生一种向上的电磁力。当纵向电流密度很大时，向上的电磁力足以使该局部的铝液向上翻滚，在严重的情形下甚至喷射出槽外，这就是所谓的“滚铝”。 处理“滚铝”的办法是，首先需要往槽内灌注铝液，增加铝液层的厚度。同时宜清除该局部的沉淀，以减少水平电流。 发生“滚铝”的电解槽特点 (1) 槽膛畸形。槽底上结壳分布不均匀，一端特别肥大并有大量沉淀，造成铝液中纵向电流增多。 (2) 槽内铝液浅（特别是在出铝之后），造成铝液中水平电流密度增大。 铝电解槽的温度场 铝电解是熔盐电解，电解槽内电解质温度较高，在电解槽的内形成温度场。 在铝电解槽内，槽膛内部的铝液和电解质在不停的运动，热量通过熔体的对流向槽内衬传递，最后传到电解槽钢壳表面，然后由钢壳表面向外部空间散发。铝电解槽底部的温度梯度主要产生在保温层中。在阴极碳块的端部，阴极钢棒与碳块接触面的温度低于900℃，这一温度低于渗透在阴极碳块中电解质的液相线温度，从而使渗入阴极的电解质在此沉积，造成阴极碳块与阴极钢棒间的接触电阻增大，槽底电压升高。 阴极碳块中的温度在很大程度上受阴极钢棒传热的影响，它是槽底部的一个重要散热通道，欲减少其散热量，应该加强所在部位的保温能力。 铝电解槽的气体流动场 电解生产正常工作时，阳极底掌上放出大量的气体，气泡在其滑行过程中，和途中的小气泡合并成更大的气泡，当气体在阳极周边逸出时，引起电解质的向上流动。这种电解质的流动对电解生产产生一定的影响。 (1) 电解质的流动可以加速氧化铝在电解质中的溶解，同时也可使氧化铝的浓度和温度趋于均匀。 (2) 电解质的流动能够加剧电解质和铝液的波动,严重时可以产生电压摆动,使电流效率降低。 气泡从阳极逸出时，伴随着轻微的声效应，它的声强和音色与气泡大小以及排出频率有关。可利用此种声效应来判断电解槽的生产状态。在预焙槽上，可利用它来检测个别阳极的短路状态。 铝锭铸造 由电解槽生产出来的铝液，称为原铝液。原铝液经过处理，铸成各种不同品位和形状的铝锭，然后经过检验和打捆，再过秤入库，作为下一步加工的半成品原料。 铝液净化 铝液在铸锭之前，必须先经净化。铝液净化有两种方法：熔剂净化法和气体净化法。 铸锭工艺 现在铝铸造工艺一般采用浇铸工艺，就是把铝液直接浇到模子里，待其冷却后取出。铸造过程是一个由液态铝冷却、结晶成为固体铝锭的物理过程。 铸锭成型的方法，目前我国广泛采用的是：块铁模铸锭法、连续及半连续铸锭法和连续铸轧法。 电解质的性质 电解质的比重 电解质的熔点 电解质的粘度 电解质的表面张力与湿润性 氧化铝在电解质中的溶解度 电解质的挥发性 电解质的比重 在电解槽正常生产过程中，上层是电解质，下层是铝液。由于它们之间的比重差异所致。在电解温度（950℃）下铝的比重（2.302），大于含有5%氧化铝的冰晶石（即电解质）的比重（2.102）。 电解质的熔点 电解过程中的电解温度与电解质的熔点有关。电解生产中的电解温度一般比电解质的熔点高出15~20℃。 电解质是由多种成份组成，而它的熔点随其份变化而变化，影响电解质熔点变化比较大的成份，有分子比、氧化铝和氟化钙等。 电解质粘度 电解质粘度主要取决于电解质的成份和温度。 电解质粘度随温度升高而降低。 氧化铝增大电解质的粘度，但在电解质中氧化铝含量在10%以内时影响其粘度变化较小，超过10%时，则电解质的粘度开始显著上升。 另外，电解质的分子比也能降低电解质的粘度，添加氟化钙能使其粘度增大，氯化钠和氟化锂使电解质粘度减小。 铝电解过程中的两极反应 阴极反应 Al3++3e→Al 阳极反应 2O2-+C－4e→CO2 总反应 2Al2O3+3C →4Al+3CO2 阴极副反应 （1）铝的溶解和损失： 金属铝部分地溶解在冰晶石熔体中。一般认为，阴极铝液在电解质里的溶解有以下几种情况： (a) 溶解在熔融冰晶石中的铝，生成低价铝离子和双原子的钠离子。 2Al+Al3+=3Al+ Al+6Na+=Al3++3Na2+ (b) 在碱性电解质中，铝与氟化钠发生置换反应。 Al+3NaF=AlF3+3Na (c) 铝以电化学反应形式直接溶解进入电解质熔体中 Al（液）-e=Al+ 此外，铝也可能以不带电荷状态溶解