轻金属冶金专链
53页1、轻金属冶金专论轻金属冶金专论专专 题题一、铝电解原理一、铝电解原理二、铝电解电解质二、铝电解电解质三、铝电解电流效率、电能效率和能量平衡三、铝电解电流效率、电能效率和能量平衡四、铝电解新型电极材料四、铝电解新型电极材料五、铝电解节能节炭的深层研究五、铝电解节能节炭的深层研究铝铝电解原理电解原理吕晓军吕晓军中南大学中南大学目目 录录一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论二、铝电解槽及电解槽系列二、铝电解槽及电解槽系列三、铝电解原料(冰晶石与氟化盐)生产三、铝电解原料(冰晶石与氟化盐)生产四、冰晶石四、冰晶石-氧化铝熔体的结构氧化铝熔体的结构五、铝电解机理五、铝电解机理六、阳极过电压和阳极效应六、阳极过电压和阳极效应 1 铝铝的的特特性性与与用用途途1 1)AlAl:轻、强、美、可再生利用;轻、强、美、可再生利用;2 2)产量:)产量:第二大金属,仅次于钢,全球第二大金属,仅次于钢,全球24002400万吨万吨/年,我国年,我国20012001年达年达342.5342.5万吨(万吨(425425万吨),万吨),全全球第一,而今年预计将达到球第一,而今年预计将达到660660万吨,成为世界万吨
2、,成为世界生产能力最大的铝工业大国;生产能力最大的铝工业大国;3 3)用途广泛:)用途广泛:包装、建筑、交通运输、国防、电包装、建筑、交通运输、国防、电子电器、日用品及耐用消费品等。子电器、日用品及耐用消费品等。一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 包装包装食品食品医用医用饮料饮料 1 铝铝的的特特性性与与用用途途一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 建筑:建筑:高层建筑、室内装修和新型桥梁等高层建筑、室内装修和新型桥梁等 1 铝铝的的特特性性与与用用途途一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 1 铝铝的的特特性性与与用用途途 建筑:建筑:一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 交通运输交通运输汽车汽车高速列车高速列车飞机飞机轮船轮船 1 铝铝的的特特性性与与用用途途一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 1 铝铝的的特特性性与与用用途途 交通运输交通运输一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 1 铝铝的的特特性性与与用用途途 交通运输交通运输一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 1 铝铝的的特特性性与与用用途途 交通运输交通运输一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 1 铝铝的的特特性性与与用
3、用途途 交通运输交通运输一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论1 1)金属热还原法)金属热还原法18251825年:年:德国的韦勒,用钾汞齐和钾还原无水德国的韦勒,用钾汞齐和钾还原无水AlClAlCl3 318451845年:年:法国戴维尔,用法国戴维尔,用NaNa还原还原NaClNaCl-AlCl-AlCl3 3混合盐,开始混合盐,开始小规模生产;小规模生产;18551855年年:德国罗西,用德国罗西,用NaNa还原还原NaNa3 3AlFAlF6 6;18651865年:年:俄国别凯托夫,用俄国别凯托夫,用MgMg还原还原NaNa3 3AlFAlF6 6,并建厂炼铝。并建厂炼铝。在有色金属中,铝的发现和冶炼较晚,十八世在有色金属中,铝的发现和冶炼较晚,十八世纪末被发现,十九世纪初分离出单独金属,十九世纪末被发现,十九世纪初分离出单独金属,十九世纪末开始工业生产,可大体分为纪末开始工业生产,可大体分为三个历史阶段:三个历史阶段:产量小(总共约产量小(总共约200吨),成本高,未能广泛应用吨),成本高,未能广泛应用一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 2 铝铝冶冶炼炼历历史史2 2)小型
4、预焙)小型预焙/自焙阳极电解槽炼铝自焙阳极电解槽炼铝 18861886年,年,HallHall和和HeroultHeroult分别申请冰晶石分别申请冰晶石-氧氧化铝熔盐电解法炼铝专利;化铝熔盐电解法炼铝专利;最初槽型为小型预焙槽、最初槽型为小型预焙槽、2020世纪初出现侧插世纪初出现侧插自焙阳极电解槽、自焙阳极电解槽、2020世纪世纪4040年代出现上插自焙阳年代出现上插自焙阳极电解槽,电解槽容量由最初的极电解槽,电解槽容量由最初的2 2kAkA发展到发展到8080kAkA或或更高;更高;一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论 2 铝铝冶冶炼炼历历史史3 3)大型预焙阳极电解槽炼铝)大型预焙阳极电解槽炼铝 2020世纪世纪5050年代,大型预焙铝电解槽出现,使年代,大型预焙铝电解槽出现,使电解炼铝技术迈向了大型化、现代化发展新阶段,电解炼铝技术迈向了大型化、现代化发展新阶段,在产能、电流效率、能耗、环保、机械化和自动在产能、电流效率、能耗、环保、机械化和自动化程度等方面获得了很大发展,化程度等方面获得了很大发展,但其基本原理并但其基本原理并未发生改变。未发生改变。一、铝电解生产概论一、铝
5、电解生产概论 2 铝铝冶冶炼炼历历史史一、铝电解生产概论一、铝电解生产概论铝电解基本原理图铝电解基本原理图二、铝电解槽及电解槽系列二、铝电解槽及电解槽系列 按阳极结构发展顺序,铝电解槽可分为:按阳极结构发展顺序,铝电解槽可分为:1 小型预焙电解槽;小型预焙电解槽;2 侧插自焙阳极电解槽;侧插自焙阳极电解槽;3 上插自焙阳极电解槽;上插自焙阳极电解槽;4 大型不连续预焙阳极和连续预焙阳极电解槽;大型不连续预焙阳极和连续预焙阳极电解槽;5 中间下料大型预焙阳极电解槽中间下料大型预焙阳极电解槽二、铝电解槽及电解槽系列二、铝电解槽及电解槽系列 1 预预焙焙阳阳极极电电解解槽槽最早预焙阳极电解槽电流小、最早预焙阳极电解槽电流小、能耗高,被自焙阳极电解槽取能耗高,被自焙阳极电解槽取代,代,5050年代重新兴起:年代重新兴起:自焙阳自焙阳极难以大型化;可生产出大规极难以大型化;可生产出大规格炭块;可提供大电流;槽结格炭块;可提供大电流;槽结构简单,节约材料;阳极气体构简单,节约材料;阳极气体易收集;易收集;电解槽包括阳极装置电解槽包括阳极装置(阳极母线大梁、阳极炭块组(阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极
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