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铝电解槽的结构与安装

本主题由 xuxiaoyan 于 2008-9-16 18:01 推荐主题

铝电解槽的结构与安装

15、目前,在铝工业生产上的电解槽按阳极结构型式可分为多少种?
电解槽按阳极结构型式可分为两大类四种型式。
    1)自焙阳极电解槽  a、旁插棒式 b、上插棒式
    2)预焙阳极电解槽  a、连续式   b、不连续式

16、工业铝电解槽的构造有哪些?
答:工业铝电解槽的构造,主要包括阴极装置、阳极装置、母线装置、绝缘装置和集气装置。

17、预焙槽的阳极装置有哪些构成? 
答:位于阴极槽体之上的阳极及附属部件结构均属阳极装置。预焙槽的阳极装置是由阳极炭块组和阳极提升机构组成。而阳极炭块组又由炭块、钢爪和铝导杆三部分构成.

18、预焙槽比自焙槽有哪些优点?
答;现在,世界上的预焙槽都向着大型化和现代化方向发
展,说明它具有明显的优越性:①预焙槽容量大,单槽产量增加,劳动生产率显著提高。②能源利用率有明显提高,阳极电压降低,电流效率高,吨铝电耗低。③生产中烟尘少,便于采用干法或湿法净化回收。④可实现高度的机械化和电子计算机的自动控制。

19、电解槽的槽型按阴极槽体结构可分为哪两种型式?
可分为有底槽和无底槽。
我们厂的电解槽的阴极槽体结构都属于有底槽。

20、什么叫电解糟的“伸腿”? 
在电解槽内,电解质疑固在侧部形成的斜坡叫“伸腿”,此“伸腿”起到保温,防止侧部漏电和规整炉膛的作用。

21、大型预焙阳极电解槽按加料方法又可分为几种?
可分为边部打壳下料和中间下料预焙槽。我们厂是属于中间打壳下料预焙槽.

22、电解槽的母线配置一般有几种方式?
一般分为四种方式:纵向排列单端进电的母线装置;纵向排列双端进电的母线装置;横向排列双端进电的母线装置;横向排列四端进电的母线装置. 

23、我们厂的电解槽构造怎样?
答:我们厂的电解槽构造属于预焙阳极不连续式电解槽,阴极槽底结构为有底槽,母线配置分别为: 200系列横向排列四端进电。

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25、当前电解铝采用冰晶石一氧化铝融盐法的优缺点是什么? 
答,目前,世界上工业制取铝的唯一方法自然是冰晶石——氧化铝熔盐电解法。虽然各国都在研究新的制铝方法,但成效甚少。因此,冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有它的优越性。①工艺流程和生产设备比较简单,适于大规模工业性生产,并可直接得到高品位的纯铝。②冰晶石——氧化铝融盐电解法近些年有了很大发展,有了大型预焙阳极电解槽。③在环保上,采用了湿法和干法净化回收,烟尘危害得到了控制。④操作上,采用了微机控制生产过程,加料、出铝和其它各项操作实现了机械化和自动化,提高了电流效率,降低了能耗,能源利用率得到了提高。因此,冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有较强的生命力。当然,该法本身也有很大缺点:它的能量利用率是相当低的,只有50%以下,制备电解所需原材料的投资大,费用高。

26、电解质由哪些成分组成,其特性是什么?
答:在铝电解生产中,连接阳极和阴极之间不可缺少的熔 融盐叫电解质。它主要是以冰晶石和氧化铝组成。另外还有—些氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等。其中冰晶石是作为熔剂,氧化铝作为熔质,氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等作为添加剂,以改善电解质的物理化学性质,有利于提高生产指标。

27、铝电解质的物理化学性质都包括哪些?
答;铝电解质的物理化学性质,包括熔度(熔点或初晶点)、密度、导电度,表面性质、粘度、蒸气压、氧化铝在电解质中的溶解度等。

28、什么是铝电解质的熔点(初晶温度),电解温度一般要高于初晶点多少度?
答:在铝电解生产中所用的纯盐类都有固定的熔点,即熔融液体开始有固体析出的温度,也叫初晶温度。电解温度一般要高出初晶温度15—20℃,即电解温度= 初晶温度(熔点) (15—-20)℃。

29、电解温度主要取决于什么?
答:在电解过程中,电解温度除与极距电压降大小有关外,主要取决于电解质的熔点。欲想保持低温电解生产,不设法降低电解质的熔点而单纯降低电解过程温度,必然会导致电解质过冷,引起病槽,影响生产。30、什么是分子比?分子比对电解温度有何影响?
答;分子比是电解质中的氟化钠与氟化铝的分子数量的 比值.现在电解生产大多数都采用分子比2.2—2.4,电解质呈酸性。分子比低有利于降低电解温度,提高电流效率,但分子比愈低,氧化 铝溶解度愈降低,槽内易产生大量沉淀。所以分子比不易过低。

31、如何用数字确定电解质的酸碱性?
答:电解质分子比等于3时,电解质呈中性。若分子比大于3,电解质呈碱性。若分子比小于3,电解质呈酸性。

32、什么叫电解质的粘度?保持适宜粘度的标准是什么?
答:所谓粘度是液体中的质点之间相对运动的阻力,也称内部摩擦, 在生产中的电解质应保持适宜的粘度,其标准:电解质的流动性好,温度均匀,炭渣分离清楚,电解质干净,沸腾力强。

33,什么是电解质的挥发性?其中挥发性最大的物质是什么?
答:在电解温度状态下,电解质的分子(气体)逸出的现象叫电解质的挥发性。在电解质成份中挥发性最大的物质是氟化铝。

34、在电解过程中,电解质是怎样损失的?
答;电解质的损失除了挥发外,还有氧化、水解损失和机械夹杂损失。

35、铝电解质中的添加剂常用的有几种?它们的优缺点是什么?
答:常用的添加剂有氟化钙、氟化镁、氟化锂等。它们都具有降低电解质初晶温度的优点,LiF还能提高电解质的导电率,但是大多数具有减小A12O3溶解度的缺点。

36、电解质中的添加剂应满足什么条件?
答;添加剂基本上应满足下列各种要求,首先是在电解过程中不被电解成它的组成元素,而影响铝的质量。添加剂应能对电解质的性质有所改善,例如降低电解质的初晶点,或者提高电解质的导电率,减少铝的溶解度,减少电解质的密度等,提高电解铝的经济技术指标。此外,它的吸水性和挥发性应该小些,而对氧化铝的溶解度不致有较大的影响,来源广泛而且价格低廉。

37、添加MgF2的作用是什么?
答:①MgF2能降低电解质的熔点。
②氟化镁能增加电解质的表面张力,这对减少铝的再溶 解损失,促进电解质中的碳渣分离起到有益的作用;所以MgF2间接地起了提高电解质导电性的作用,MgF2在这方面的作用比氟化钙更大些。
③氟化镁是一种矿化剂,能加速a—Al2O3的矿比作用,这对于在电解槽侧壁上形成稳定的结壳起到有益的作用。④此外,添加MgF2的电解质结壳酥松好打。
但是,缺点是MgF2。会在一定程度上减小氧化铝的溶解度和溶解速度,增大电解质密度,稍稍降低导电率等,所以MgF2只在沿炉帮附近处添加,而不添加在里边,以免在阳极底下产生多量沉淀。我国铝厂推行“勤加工,少下料”作业法,可以弥补因添加MgF2而带来的缺点。因此,氟化镁是一种有益的添加剂。一般添加为4—6%,添加氟化钙的作用基本上与MgF2一致。

38、氟化锂添加剂的作用是什么?
答;锂盐作为铝电解质的组成分所起的作用主要是降低 电解质的初晶点,提高其导电率,此外还减小其密度,改善电解质的表面张力,从而达到提高电流效率,降低吨铝电耗的目的。其缺点是降低A12O3在溶液中的溶解度。由于锂盐价格昂贵的关系,直到最近,锂盐才广泛地在铝工业上进行试验和应用,有的使用炭酸锂,因为炭酸锂在高温下分解成Li2O,而氧化锂又与冰晶石发生反应合成为氟化锂,同样也可起到添加氟化锂的作用。

39、在工业电解生产中,电解质的导电率与哪些因素有 关? 
答,在电解生产中,电解质的导电率受到多方面的影响。
①与电解温度有关。温度越高,离子运动越快,导电率增加。但是电解温度高,会造成电流效率降低,能耗和原材料增加,因而提高导电率的效益补偿不了降低电流效率和其它的损失。
②与电解质分子比有关。导电率随分子比的增加而增加。
③与Al2O3浓度有关。电解质的导电率随Al2O3浓度的增加而降低。
④与电解质中的炭粒有关。当电解温度高时,会使电解质中炭粒含量增多,炭含量增多时不仅使电解质的导电率降低,还能减少电解质对Al2O3晶体的湿润性,从而也会造成氧化铝沉淀。
⑤与电解质中的添加剂有关。添加剂对于冰晶石导电率的影响,可分为两类;向电解质中添加氟化锂和氯化钠能改善电解质的导电性,特别是氟化锂效果显著。向电解质中添加氟化钙和氟化镁能降低电解质的导电度,但它们能使炭渣好分离,减少电解质中的炭粒含量,可使电解质的导电性较好,间接地增加导电率。

40、氧化铝在电解质中的溶解度与哪些因素有关?
答:氧化铝在电解质中的溶解度对生产具有很大影响。
氧化铝在电解质中的溶解度与电解温度和电解质成分有关。一般说来,氧化铝在冰晶石中的溶解度随温度升高而增加。而在实际工业电解质中氧化铝溶解度因其受复杂的成分和工作条件的影响,一般保持在2—8%之间。电解质中的添加剂都会不同程度的降低氧化铝的溶解度。高分子比电解质中溶解氧化铝的能力大,随氟化铝含量的增加而氧化铝的溶解度降低。尤其分子比过低,电解质过酸时氧化铝的溶解度会更小,以致造成电解槽四周塌壳,沉淀过多,影响正常槽子加工。

41、铝电解质中含有哪些离子存在?
答:在冰晶石一氧化铝熔体中主要是Na 离子,铝氧氟络离子( AlOF22-)和含氟铝离子( AlF63-,AIF4- )。其次有少部分简单离子(Al3 、F-及O2-)等。所以熔液中Na 离子主要是单体离子,A13 主要都结合在络合离子里。这些离子在直流电场的作用下,所有的阳离子均向阴极运动,所有的阴离子均向阳极运动。离子的这种定向的运动过程就是传导电流的过程。熔体中各种离子所传导的电流是不相同的,有多有少,据试验室研究:冰晶石--氧化铝熔体电解时,电流几乎全是Na 离子传导的。

42、铝电解的基本反应式是什么? 
答,概括地说如下:
在阳极上
3O2-(络合的) 1.5C-6e =1. 5 C02 
在阴极上
A13 (络合的) 6e= 2Al 
两项合并得总反应式为:
Al2O3 1.5C=2Al 1.5CO2

43、铝电解过程中两极副反应都是什么?
答:在冰晶石一氧化铝熔盐铝电解过程中,在电解析出铝
的同时,在两极上还伴随发生一些重要的过程和现象,因这些过程和现象对生产有害无益,所以称为两极副反应,,在阴极副反应中有金属钠的析出,阴极铝的再溶损失,炭化铝的生成;在阳极副反应中有阳极效应、阳极气体成分的变化。

44、电解槽中金属钠的析出有什么危害?
答;金属钠的析出的危害主要有:
1) 降低电流效率,增加氟化盐的消耗;
2) 被阴极炭素吸收而破坏了槽内衬,从而缩短槽的寿 命。 因此,降低钠的析出强度是有利的。这就要求严格控制技术条件,电解质的分子比和阴极电流密度不宜过高,避免热槽等都是行之有效的方法。

45、什么叫铝的溶解和损失(或二次反应)?
答;铝的溶解和损失是指已电解出来的铝再反向溶解于电解质中,而后为阳极气体中的CO2所氧化造成损失,反应式为:
2Al(溶解的) 3CO2(气)=A12O3(溶解的) 3CO(气体),
这是造成电解槽上电流效率降低的主要原因。

46、什么是阳极效应?
答:阳极效应是溶盐电解所固有的一种特征现象。当其发生时,在阳极与电解质接触的周边上,出现许多细小的电弧,发出轻微的噼啪声,电解质沸腾停止,此时槽电压巳从正常值(例如4.2伏)升高到数十伏,并联在电压表上的指示信号灯也亮了起来。这就是工厂里所说的阳极效应,阳极效应可以看做是一种“阻塞效应”。它在很大程度上阻碍阳极与熔体之间的电流传递,实践证明,产生这种现象的主要原因是电解质中缺乏氧化铝。在其它条件不变时,电解质中氧化铝降低到一定程度,就发生阳极效应。

47、阳极气体的成分和变化如何?
答;工业电解槽在正常生产过程中阳极气体成分含有CO2和CO,通常CO2气体含量约占70%,CO约占30%,但是当槽子快发生阳极效应时,阳极气体成分含量发生逆转,CO2含量还逐渐减少,CO含量增加。还有少量的CF4气体。

48、什么是极化电压?
答:电解质中氧化铝的分解电压是施加于电解两极上的最小外部电动势,由于铝电解是采用炭素阳极,电解过程中电极上会产生过电压,因而实测到的分解电压数值要比理论值高出0.4~0.6伏。所以铝电解过程中把实测到的“分解电压”的数值被称为极化电压。
极化电压的组成可由下式表示:
E极化=E分解 E过
式中:E分解——氧化铝分解电压(炭阳极)。
E过——阳极与阴极上产生的过电压。
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