鋁用陽(yáng)極消耗原理及降低陽(yáng)極消耗途徑的探討論

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1、鋁用陽(yáng)極消耗原理及降低陽(yáng)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(jiǎn)史51.2陽(yáng)極材料6第2章陽(yáng)極消耗原理82.1電化學(xué)消耗82.2電解消耗82.3過(guò)量陽(yáng)極消耗82.3.1CO2和空氣氧化所引起的炭陽(yáng)極過(guò)量消耗92.3.2炭渣引起的過(guò)量陽(yáng)極消耗102.3.3二次反應(yīng)引起的過(guò)量消耗10第3章降低炭陽(yáng)極消耗的途徑和措施113.1陽(yáng)極電流密度113.2溫度113.2.1石油焦煅燒溫度113.2.2陽(yáng)極焙燒溫度113.2.3電解槽操作溫度123.3陽(yáng)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(yáng)極配方瀝青用量143.6陽(yáng)極保護(hù)措施14第4章結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16摘要電解鋁過(guò)程中,炭陽(yáng)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(yáng)極材料參與陽(yáng)極反應(yīng),在生產(chǎn)中炭陽(yáng)極實(shí)際消耗遠(yuǎn)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(yáng)極消耗機(jī)理的基礎(chǔ)上,評(píng)述了陽(yáng)極生產(chǎn)和電解鋁生產(chǎn)中的諸多因素對(duì)炭素陽(yáng)極消耗的影響,這些因素包陽(yáng)極電流密度、石油焦煅燒溫度、陽(yáng)極焙燒溫度、電解槽操作溫度、陽(yáng)極硫含量、陽(yáng)極金屬雜質(zhì)、殘極和灰分、陽(yáng)極添加劑、電解質(zhì)添加劑、陽(yáng)極配方的瀝青用量和陽(yáng)

3、極保護(hù)措施等，并提出降低陽(yáng)極消耗的途徑和措施。關(guān)鍵詞:電解鋁；炭素陽(yáng)極；消耗第1章緒論1.1鋁工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史鋁冶金的發(fā)展過(guò)程大致可以分為三個(gè)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(jiàn)表1-1。表1-1鋁冶金發(fā)展過(guò)程年代國(guó)籍創(chuàng)始人煉鋁方法1825德國(guó)韋勒(F.wholer)鉀還原無(wú)水氧化鋁1845法國(guó)戴維爾(H.S.Deville)鈉還原Nacl·Al3混合鹽1845法國(guó)羅西鈉和鎂還原冰晶石1886美國(guó)霍爾（Hall）冰晶石——氧化鋁熔鹽電解法法國(guó)埃魯特（Heroult）1886—1950自焙陽(yáng)極電解槽19

4、50‘s霍爾——埃魯特大型預(yù)焙陽(yáng)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(gè)階段。第一階段：（1888—1940）小型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽；特點(diǎn)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(yáng)極電解槽；特點(diǎn)是：電流35KA—100KA直流電耗14500KWH—17000KWH：陽(yáng)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(yáng)極電解槽；特點(diǎn)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(yáng)極電解槽；特點(diǎn)是：電流100KA—180KA，直流電耗13500—15500KWH；邊部加料，因環(huán)保不能達(dá)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(yáng)極電解槽；特點(diǎn)是：電流100KA—180KA；用鍘刀打殼在陽(yáng)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(diǎn)式下料預(yù)焙陽(yáng)極電解槽；當(dāng)前，世界各國(guó)正在向長(zhǎng)大型中間下料預(yù)焙陽(yáng)極電解槽，

6、此種預(yù)焙槽并不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是向大型化、大電流、自動(dòng)下料、自動(dòng)處理陽(yáng)極效應(yīng)、電子計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)的具有當(dāng)前先進(jìn)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(jì)各不相同。通過(guò)多年來(lái)電解鋁技術(shù)的不斷改進(jìn)和更新,許多先進(jìn)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(duì)環(huán)境造成的危害最小或使勞動(dòng)力需求最少。因此，鋁電解工藝的發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)：（1）未來(lái)10年世界電解鋁工業(yè)的發(fā)展將受到整個(gè)世界如何減少CO2排放的環(huán)境關(guān)注的強(qiáng)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(lái),設(shè)計(jì)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(shì)是易于磁補(bǔ)償,空間更有效,可以使用周?chē)卧O(shè)備,北美領(lǐng)先開(kāi)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(diǎn)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(shí),老廠改造擴(kuò)建還會(huì)繼續(xù)在未來(lái)10年里一直進(jìn)行下去。（4）惰性陽(yáng)極和可濕陰極技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)惰性陽(yáng)極能夠解決電解鋁工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染,不再使用碳陽(yáng)極。（5）采用先進(jìn)的能量管理以降低電解槽能量需求的動(dòng)力。和

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