鋁用陽極消耗原理及降低陽極消耗途徑的探討論

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1、鋁用陽極消耗原理及降低陽極消耗途徑的探討目錄摘要4第1章緒論51.1鋁工業(yè)發(fā)展簡史51.2陽極材料6第2章陽極消耗原理82.1電化學(xué)消耗82.2電解消耗82.3過量陽極消耗82.3.1CO2和空氣氧化所引起的炭陽極過量消耗92.3.2炭渣引起的過量陽極消耗102.3.3二次反應(yīng)引起的過量消耗10第3章降低炭陽極消耗的途徑和措施113.1陽極電流密度113.2溫度113.2.1石油焦煅燒溫度113.2.2陽極焙燒溫度113.2.3電解槽操作溫度123.3陽極雜質(zhì)與添加劑[5]123.3.1硫123.3.2金屬雜質(zhì)133.3.3殘極和灰分133

2、.3.4添加劑133.4電解質(zhì)添加劑143.5陽極配方瀝青用量143.6陽極保護措施14第4章結(jié)束語15參考文獻16摘要電解鋁過程中,炭陽極是生產(chǎn)的主要原料之一，它作為導(dǎo)體將直流電導(dǎo)入電解槽,并作為電解槽陽極材料參與陽極反應(yīng),在生產(chǎn)中炭陽極實際消耗遠高于其理論消耗,直接影響原鋁的生產(chǎn)成本。本文在分析鋁用炭素陽極消耗機理的基礎(chǔ)上,評述了陽極生產(chǎn)和電解鋁生產(chǎn)中的諸多因素對炭素陽極消耗的影響,這些因素包陽極電流密度、石油焦煅燒溫度、陽極焙燒溫度、電解槽操作溫度、陽極硫含量、陽極金屬雜質(zhì)、殘極和灰分、陽極添加劑、電解質(zhì)添加劑、陽極配方的瀝青用量和陽

3、極保護措施等，并提出降低陽極消耗的途徑和措施。關(guān)鍵詞:電解鋁；炭素陽極；消耗第1章緒論1.1鋁工業(yè)發(fā)展簡史鋁冶金的發(fā)展過程大致可以分為三個階段:化學(xué)法煉鋁階段，電解法煉鋁階段以及冰晶石一氧化鋁熔鹽電解法煉鋁[1]，詳見表1-1。表1-1鋁冶金發(fā)展過程年代國籍創(chuàng)始人煉鋁方法1825德國韋勒(F.wholer)鉀還原無水氧化鋁1845法國戴維爾(H.S.Deville)鈉還原Nacl·Al3混合鹽1845法國羅西鈉和鎂還原冰晶石1886美國霍爾（Hall）冰晶石——氧化鋁熔鹽電解法法國埃魯特（Heroult）1886—1950自焙陽極電解槽19

4、50‘s霍爾——埃魯特大型預(yù)焙陽極電解槽自1888年至今鋁電解槽構(gòu)造及容量的發(fā)展經(jīng)歷了六個階段。第一階段：（1888—1940）小型預(yù)焙陽極電解槽；特點是：電流低35KA以下，直流電耗高17500KWH以上；容量小，現(xiàn)已淘汰。第二階段：（1927—1955）側(cè)部導(dǎo)電連續(xù)自焙陽極電解槽；特點是：電流35KA—100KA直流電耗14500KWH—17000KWH：陽極連續(xù)自行焙燒。有害氣體排放量大，環(huán)境污染嚴(yán)重，現(xiàn)已逐步淘汰。第三階段：（1944—1964）上部導(dǎo)電連續(xù)自焙陽極電解槽；特點是：電流40KA—155KA；直流電耗14500—170

5、00KWH：有害氣體排放量大，環(huán)境污染嚴(yán)重，現(xiàn)已逐步淘汰。第四階段：（1960—1975）邊部加工大容量預(yù)焙陽極電解槽；特點是：電流100KA—180KA，直流電耗13500—15500KWH；邊部加料，因環(huán)保不能達標(biāo)，現(xiàn)已全部改為中間下料槽。第五階段：（1963—1975）中間線下料預(yù)焙陽極電解槽；特點是：電流100KA—180KA；用鍘刀打殼在陽極中間下料，直流電耗14700—16400KWH。此槽型在美鋁．撒鋁．雷諾公司應(yīng)用較多。第六階段：（1965—至今）中間點式下料預(yù)焙陽極電解槽；當(dāng)前，世界各國正在向長大型中間下料預(yù)焙陽極電解槽，

6、此種預(yù)焙槽并不是簡單的重復(fù)，而是向大型化、大電流、自動下料、自動處理陽極效應(yīng)、電子計算機控制生產(chǎn)的具有當(dāng)前先進科學(xué)技術(shù)水平的現(xiàn)代化新槽型方向發(fā)展。世界電解鋁工業(yè)幾乎都采用一樣的技術(shù),盡管設(shè)計各不相同。通過多年來電解鋁技術(shù)的不斷改進和更新,許多先進的電解鋁技術(shù)得到了為電解鋁工業(yè)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)的支持和幫助,加工建造特種設(shè)備,使電解鋁工業(yè)對環(huán)境造成的危害最小或使勞動力需求最少。因此，鋁電解工藝的發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢：（1）未來10年世界電解鋁工業(yè)的發(fā)展將受到整個世界如何減少CO2排放的環(huán)境關(guān)注的強大影響。（2）當(dāng)今世界上許多電解鋁廠都在努力把自焙槽技術(shù)

7、轉(zhuǎn)移到預(yù)焙槽技術(shù)上來,設(shè)計上的變化是改造自焙槽型的陰極殼和襯的上部結(jié)構(gòu),首先把陰極和殼襯轉(zhuǎn)移成并列布置,其優(yōu)勢是易于磁補償,空間更有效,可以使用周圍支撐設(shè)備,北美領(lǐng)先開發(fā)了這一技術(shù),但20世紀(jì)的最后25年歐洲電解鋁廠成為這些技術(shù)主要使用者。而現(xiàn)在點式給料技術(shù)已經(jīng)居主宰地位,世界電解鋁工業(yè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。（3）在新建電解鋁廠規(guī)模向大型化發(fā)展的同時,老廠改造擴建還會繼續(xù)在未來10年里一直進行下去。（4）惰性陽極和可濕陰極技術(shù)的研究和開發(fā)惰性陽極能夠解決電解鋁工業(yè)對環(huán)境的污染,不再使用碳陽極。（5）采用先進的能量管理以降低電解槽能量需求的動力。和

8、生產(chǎn)實踐相關(guān)的先進的電解鋁生產(chǎn)控制技術(shù)。（6）改進陰極工藝技術(shù)以延長電解槽使用壽命。采用石墨化陰極,降低陰極磨損,開發(fā)耐磨材料或采用石墨表面。（7）低溫鋁電解理論通過優(yōu)化電解質(zhì)體