电解车间技术问答

1、前 言近年来，我国铝工业获得了快速发展，电解铝产量已连续10年居世界首位。我国独立开发成功300-500KA的大型预焙铝电解槽，随着电解槽的大型化和计算机自动控制的广泛应用，电解铝生产的整体经济技术指标达到了世界同行业先进水平。为进一步在公司内部普及铝电解知识，提高职工的专业素质和操作技能，编写了铝电解生产技术问答。本书以问答的方式介绍了铝电解方面的基础理论和生产实际中的应用知识，侧重于解决生产过程中遇到的实际问题。包括铝电解质及其物理化学性质、氧化铝在电解质中的溶解及其行为、冰晶石-氧化铝系熔盐结构、阳极效应、铝电解中碳阳极上的催化作用、铝在电解质中的溶解和二次反应及损失、铝电解的电流效率以

2、及铝电解的理论最低能耗与节能、铝电解烟气净化及原料输送、铝液铸造设备及工艺、阳极组装工艺及设备、氢氧化铝焙烧系统设备及工艺、铝电解安全生产技术等方面的内容，包含了国内外铝电解理论、生产技术和装备方面的最新研究成果。本书适用于电解铝生产企业的技术人员、管理人员以及冶金学校教训人员参考阅读。由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请读者给予批评指正。 目录第一章 概述311、通常金属元素分为哪两大类？铝属于其中的哪一类？312、有色金属按其特性又可分为哪几类？313、铝有哪些性质和用途？314、炼铝的历史可划分为哪两个阶段？336、铝电解用的原材料是什么？337、铝电解通入直流电的目的是什么？3

3、38、氧化铝原料中的杂质对生产有什么危害？349、工业铝电解对AL2O3的物理性能要求是什么？3410、根据AL2O3的物理性能可把氧化铝分为哪三类？其中哪中类型对生产较好？3411、冰晶石熔剂的作用是什么？3512、铝电解为什么采用碳阳极？3513、系列电流是怎样经电解槽的？35第二章 铝电解生产的基本理论知识3614、当前电解铝采用冰晶石-氧化铝融盐法的优缺点是什么？3615、电解质由哪些成分组成？其特性是什么？3616、铝电解质和物理化学性质都包括哪些?3717、什么是铝电解质的熔点？电解温度一般要高于初晶点多少摄氏度？3718、电解温度主要取决于什么？3719、什么是分子比？分子比对电

4、解温度有何影响？3720、如何用数字确定电解质的酸碱性？3721、什么是电解质粘度？保持适宜黏度的标准是什么？3822、什么是电解质的挥发性？其中挥发性最大的物质是什么？3823、在电解过程中电解质是怎样损失的？3824、铝电解质中的添加剂常用的有几种？它们的优缺点是什么？3825、电解质中的添加剂应满足什么条件？3826、添加MgF2的作用是什么？3927、氟化锂添加剂的作用是什么？3928、在工业电解生产中电解质的电导率与哪些因素有关？4029、氧化铝在电解质中的溶解度与哪些因素有关？4030、铝电解质中含有哪些离子？4131、铝电解的基本反应式是什么？4132、.铝电解过程中两极副反应都

5、是什么？4133、电解槽中金属钠的析出有什么危害？4134、什么叫铝的溶解和损失？4235、什么是阳极效应？4236、阳极气体的成分和变化如何?4237、什么是极化电压？43第三章 铝电解槽的正常生产4338、电解槽的正常生产特征有哪些?4339、电解槽生产的技术参数包括哪些?4440、槽工作电压由哪些部分组成？4441、槽工作电压为什么不能保持过高也不能保持过低？4442、什么是极距？有什么作用？4543、电解质由哪些部分组成?4544、低分子比生产有什么好处？4545、电解质水平高低对电解生产过程有什么影响？4646、铝液水平过高或过低对电解过程有什么影响？4647、什么是阴极电压降？影响

6、阴极电压降有哪些因素？4648、什么是阳极效应？阳极效应有哪些好处和坏处？4749、不正常的阳极效应主要有哪几种？如何处理？4850、无效应加工有几种方法？正常情况下采用哪一种加工方法？4951、出铝时有哪些主要注意事项？5052、如何更换阳极，操作上应遵循哪些基本原则及注意事项？5053、在铝电解正常生产时期为什么分子比会升高？5154、如何调整分子比？试述正常添加ALF3时应注意什么？52第四章 病槽和事故处理5255、什么是病槽?常见的病槽和事故有哪几种？5256、什么叫冷槽？冷槽外观特征及危害是什么？5357、冷槽产生的原因及处理方法有哪些？5458、什么叫热槽？热槽的外观特征及危害是

7、什么？5559、热槽产生的原因及处理方法有哪些？5660、什么叫压槽？压槽的外观特征及危害是什么？5761、压槽产生的原因及处理方法有哪些？5862、什么叫滚铝？滚铝的外观特征及危害是什么？5963、滚铝产生的原因及处时方法有哪些？6064、什么叫难灭效应？难灭效应产生的原因是什么？6165、怎样处理难灭效应？6266、电解质含碳的外观特征及其产生的原因和处理方法有哪些？6367、电解槽发生漏炉事故如何处理？6468、短路口放炮时怎么处理？6569、阳极导杆与母线打火怎样处理？6670、阳极升降失控怎样处理?6771、出铝操作严重过失怎么处理？6772、怎样判定针振？如何处理？6873、异常电

8、压怎样处理？6974、什么是阳极长包？怎样处理？7075、发生阳极脱落如何处理？70第五章 铝电解生产主要技术经济指标7276、什么是电量？其单位是什么？7277、什么是化学当量及克当量？铝的化学当量及克当量是多少？7278、什么是法拉第定律？7279、什么是电化当量？试计算铝的电化当量？7380、铝的理论产量如何计算？列出它的计算公式？7481、什么叫铝电解的电流效率？7482、为什么把电流效率看作铝生产的主要经济技术指标？7583、造成电流效率降低的本质是什么？其主要因素有哪几方面？7684、影响电流效率的因素有哪些？7685、提高电解铝产量的途径有哪些？7886、什么是铝的直流单耗？构成

9、直流电耗的两大因素是什么？7887、电解槽平均电压由哪几部位构成？7988、试述降低铝电解直流电耗的途径有哪些？7989、目前氧化铝的电耗是多少？为什么远远高于理论值？如何降低氧化铝单耗？8190、碳素阳极消耗大于理论值的原因及减少消耗的途径有哪些？8191、从理论上讲氟化盐消耗吗？如果消耗其原因是什么？如何降低消耗？8292、如何计算原铝产量？8393、如何计算商品铝产量？8394、降低铝成本的途径有哪些？83第六章 阳极操作技能与方法8495、预焙槽阳极工艺有什么特点？8496、为什么要采取交叉法更换阳极？8497、写出预焙阳极消耗速度公式，并标出各符号表示什么？8598、什么叫假密度？它

10、的单位是什么？如何测量？8599、什么是阳极电流密度？它的单位是什么？86100、换阳极的前后过程应遵守哪些原则？86101、异常换阳极包括哪些？怎样处理？87102、预焙阳极的质量要求是什么？87103、阳极工作质量对电解槽生产会有什么影响？88104、预焙阳极的电压降由哪几部分组成？88105、预焙阳极电解槽有哪几种形式？89106、怎样抬阳级母线？89107、抬母线时常有哪问题发生？其原因如何？怎样排除？90108、预焙槽阳极脱落的原因是什么？如何处理?91109、换极工拔残极的技术要求是什么？91110、目前碳阳极消耗过大的原因是什么？怎样减少？92111、安装新阳极的技术要求是什么？

11、93第七章 大型预焙槽的焙烧与启动93112、电解槽焙烧的方法有几种？各有什么优缺点？93113、焙烧的目的有哪些？95114、进行投产前应做好哪些准备工作？95115、预焙槽是怎样进行铺焦粒的？96116、系列预焙槽装炉作业及分流片是如何进行的？98117、系列电解槽是如何进行通电焙烧的？99118、电解槽启动的方法有哪几种？101119、系列电解槽干法无效应启动是如何进行的？102120、在焙烧启动过程中都有可能出现哪些异常情况?应如何处理？103121、电解槽启动后期为什么采用高分子比电解质？104122、启动后期有什么特征？104123、电解槽启动后期管理中的技术参数是如何保持的？10

12、5124、铝电解槽启动后期如何管理？107125、什么叫二次启动？计划进行二次启动槽如何做停产前的准备？108第八章 铝电解生产安全技术108126、什么是安全生产？三级安全教育是什么？108127、安全生产的方针是什么?什么是“三同时”？109128、安全生产的“五同时”是什么？其意义是什么？109129、三级安全教育的内容和要求有哪些？109130、预防事故的基本原则是什么？措施包括哪些方面内容？事故处理的“三不放过”原则是什么？111131、安全生产教育形式和方法有哪些？111132、电解厂房安全技术特点有哪些？112133、生产工作人员进入车间必须穿戴的劳保品有哪些？112134、对可

13、导电工具的放置与传递应注意哪些问题？112135、铝电解车间的一般安全规程包含哪些内容？112136、电解工加工时应注意哪些安全事项？114137、打火眼时应注意哪些安全事项？114138、处理跑电解质过程中应注意哪些？114139、发生阳极效应处理时应注意哪些事项？115140、舀取电解质要注意哪些事项？115141、调用天车时应注意哪些问题？115142、出铝前后电解工应注意哪些事项？116143、发生漏炉时除集中力量抢修外还应注意什么？116144、操作中发现身上劳保用品意外着火该如何处理？116145、操作间隙应注意哪些问题？117146、换阳极时应注意哪些问题？117147、哪些人允

14、许操作机组？117148、机组交接班时需要双方共同检查哪些方面？117149、操作机组时应注意哪些方面？119150、机组操作完后有哪些注意事项？119151、地爬式打壳机在开车前应做哪些必要的检查维护？在开车时有哪些注意事项？停车后还有哪些工作需要做？120152、清理母线沟时应注意哪些？121153、电解槽短路操作工具有哪些？121154、插短路片和拆卸短路片时应注意哪些事项？122155、电解铝生产的有害因素有哪些？122156、粉尘种类有哪些？发生源有哪些？123157、电解铝厂的有毒物质有哪些？有何危害？123158、什么是高温危害？高温作业有何危害？124159、电解铝厂噪声源有哪

15、些？噪声有何危害？124160、电解铝生产的主要危险因素有哪些？易发生的机械伤害和事故有哪些？125161、电解铝生产过程中电气伤害有哪些？127162、电解铝企业存在有哪些火灾爆炸危险性？128第九章 输送设备1291、积放式悬挂式输送机的简介？1292、积放式悬挂输送机的工作原理？1303、悬挂式输送机的构造？1304、带式运输机有哪些特性？1305、带式运输机根据输送带材质不同可分为什么？1306、带式运输机有哪些主要零部件组成？1307、斗式提升机的适用范围？1338、斗式提升机由什么零部件组成？1339、斗式提升机有什么优点？13410、斗式提升机有什么缺点？13411、螺旋输送机有

16、什么特点？13412、螺旋输送机由哪些零部件构成？13413、螺旋输送机有哪些缺点？13514、螺旋输送机工作原理是什么？13515、电动机的工作原理是什么？13516、操作设备时需要注意哪些事项？135第十章 破碎设备1361.反击式破碎机的工作原理及结构特点是什么？1362.环锤式破碎机工作原理及结构特点是什么？1363.颚式破碎机原理及结构是什么？1374.破碎输送设备有哪些危险特性及防范措施？1375.异常分析有哪些内容？1376.巡检设备需注意哪些事项？1387.在使用破碎输送设备时存在哪些风险？1388.发现乙炔等气体泄漏事故怎么处理？1389.发现火灾事故怎么处理？13810.岗

17、位发生设备、人身事故时怎么处理？13811.岗位灭火器怎么使用？13812.阳极组装车间的生产原理？13913.阳极组装车间现用阳极炭块的尺寸及外观要求？13914.我厂铝导杆的尺寸及外观要求？13915.导杆维修的作用？14016.成品阳极的判定标准？14017.中频炉用磷生铁水的成分及作用？14018.钢爪烘干机的简介？14119.钢爪烘干机设备构造？14120.中频炉的工作原理？14121.中频炉设备构造？14122.钢爪校直机简介？14323.钢爪校直机的设备构造？14324.钢爪清刷机的设备构造？14325.导杆清刷机的设备构造？14426.导杆校直机的简介？14427.导杆校直机的

18、工作原理？14528.导杆校直机的设备构造？14529.蘸石墨机的简介？14530.蘸石墨机的设备构造？14631.磷铁环压脱机的简介？14632.磷铁环压脱机的设备构造？14633.磷铁环清理机的简介？14734.磷铁环清理机的设备构造？14735.炭块输送机的设备构造？148第十一章 主体设备1481、混合炉的主要作用有哪些？1482、铸造机主要有哪几部分组成？1483、混合炉的规格型号及组成部分是什么？1484.40T固定式混合炉的主要技术性能参数是什么？1495、铸造机的设备介绍及规格型号是什么？1506、铸造机的主要性能参数是什么？1507、铸造机的工作原理是什么？1508、水平连续

19、铸造机的设备介绍及规格型号是什么？1519、水平连续铸造机主要性能参数是什么？15110、水平铸造机的工作原理是什么？15111.冷却运输机的设备介绍及规格型号是什么？15212、冷却运输机主要性能参数是什么？15213、冷却运输机的工作原理是什么？15214、铝锭堆垛机的设备介绍及规格型号是什么？15215、铝锭堆垛机主要性能参数是什么？15316、铝锭堆垛机的工作原理是什么？153第十二章 铸造工艺1531、常用的中间合金有那些？请列举出5个。1532、什么是合金？1543、什么叫熔化？1544、什么叫一次冷却？1545、什么叫烧损？1546、简单说出钠在5052合金中的破坏作用？1547

20、、什么叫夹渣？怎样防止？1548、铸锭弯曲的原因是什么？怎样防止？1559、目前变形铝合金熔铸工艺的发展方向是什么？15510、铸造车间的有害因素有哪几种？15511、试分析造成铝锭不脱模的原因有哪些？15512、铸造浇铸关键技术参数？15613、铝锭的外观质量标准是什么？15614、重熔用铝锭成分标准是什么？15615、铸造原铝配料怎么计算？15716、铸造原铝生产的工艺流程是什么？157第十三章 烟气净化1581、烟气净化及氧化铝输送工艺净化车间工艺原理1582、铝电解槽的烟气和粉尘1613、烟气集气系统1614、一次集气系统：1615、二次集气系统：1616、干法烟气净化1617、物料气

21、力输送分类1628、氧化铝输送技术的选择1639、浓相输送的基本原理16310、净化浓相系统的应用16311、浓相输送技术的优点16412、超浓相运输技术应用16413、超浓相输送的基本原理16514、超浓相输送技术的优点16515、超浓相输送系统各主要部件的作用16516、超浓相输送故障的原因及处理方法16517 、风机分类及原理16618、风机的结构16819、风机的主要故障及原因16920、罗茨风机用途及原理17021、气力提升机的工作原理及参数17122、气力提升机的使用注意事项17223、气力提升机的故障检修17224、冲板流量计的原理172第十四章 氧化铝焙烧173一、名词解释17

22、31、 流态化技术1732、 容积密度1733、 粒度1734、 比表面积1735、 磨损系数1736、 耐火材料1737、 燃料1748、 燃料的发热量1749、 着火温度17410、 有焰燃烧17411、 电动机空载功率17412、 空气过剩系数17413、 灼减174二、主要设备1741、 胶带输送机1742、 卸料车的工作方式及构成1753、 焙烧炉P01锥部的锁气翻板阀的作用及其作用原理1754、 文丘里干燥器的作用原理1755、 电收尘的收尘工作原理1766、罗茨风机的工作原理及构造1767、 什么是电子皮带秤176三、知识问答1771、气态悬浮焙烧炉的优点是什么？1772、 氢氧

23、化铝焙烧的原理是什么？1773、焙烧炉系统分为那几部分？1774、烘炉时，严格遵循升温曲线的重要性。1785、如何控制焙烧过程中粒度的破损。1786、来自A02带有氢氧化铝的系统烟气，进入到分离旋风筒PO1中后，在PO1中是如何进行气固的分离的？1787、表征氧化铝物理性质的指标有哪些？1788、氧化铝中含有哪些杂质，其危害是什么？1799、 影响氧化铝粒度的因素有哪些？17910、A02在开停车时温度会升高的原因。17911、什么是灼减？17912、灼减的来源有哪些？17913、为什么说灼减是衡量氧化铝质量的一个非常重要的指标？17914、氧化铝是供电解炼铝用，那么电解炼铝对Al2O3灼减有

24、什么要求呢？18015、不同类型氧化铝物理性质18016、简述煤气的燃烧的三个阶段。18117、简述气体悬浮焙烧炉的紧急停车步骤。18118、简述焙烧炉旋风筒锥部堵塞的现象及其应对措施。18119、焙烧炉发生旋风筒锥部堵塞的现象及应对措施。18220、焙烧炉发生流化床冷却水供给故障的现象及应对措施。18221. 联锁系统作用及内容。18222. 联锁系统实质上是一种自动操纵系统，联锁内容一般可分为四个方面：18223. 焙烧氧化铝灼减异常的原因及处理方法？18324. AH焙烧过程中，有利于获得砂状氧化铝的因素有几点？18325. 影响焙烧炉热耗的原因有哪些？18326. 焙烧过程中，降低破损

25、率的措施有哪些？18427. 氧化铝输送故障的现象和措施？18428. 流化床K01堵塞或部分堵塞的现象和措施？18429. V19供气故障的现象和措施？18530. 燃料燃烧不好的现象和处理方法？18531. K01供水不足或断水的现象和处理方法？18632. 流化风供给故障的现象和处理方法？18633. 燃气或压缩空气供给故障的现象和处理方法？18634. 干燥器故障的现象和处理方法？18735. 焙烧炉内衬脱落原因及预防？18736. 点火不成功的原因可能有哪些？18737. 影响焙烧炉产能的原因及对策？18838. 抓斗天车钢丝绳的报废标准是什么？18839. 煤气的安全范围18940

26、. 煤气种类与毒性大小的关系。18941. 各类煤气的爆炸浓度极限。18942. 如何抢救煤气中毒人员？18943. 煤气爆炸的形成条件？19044. 煤气爆炸事故的因素有哪些？19045. 发现火灾事故怎么处理？19046. 岗位发生设备、人身事故时怎么处理？19047. 岗位灭火器怎么使用？19048. 如何预防煤气爆炸事故？19049. 煤气爆炸事故的处理191第一章 概述1、通常金属元素分为哪两大类？铝属于其中的哪一类？通常金属元素分为黑色和有两大类。除了铁、锰、铬属黑色金属外，其余均为有色金属，铝属于有色金属之类。铝在地壳中的含量相当高，在7%以上，仅次于氧和硅，居第三位。铝的产量和

27、用量仅次二钢铁，居第二位。从1956年开始，世界铝产量超过铜而跃居有色金属的首位。2、有色金属按其特性又可分为哪几类？有色金属按其特性又可分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、半金属等。铝是有色轻金属的一种金属。铝是以化合状态（由两种或两种以上元素的原子组成）的形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭土、铝土矿、明矾石等。铝的化学性质十分活泼，所以在大自然界中极少发现元素状态的铝。含铝的矿物总计有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石。最常见的是铝硅酸盐及其风化产物黏土（主要含铝矿物及其化学组成）。铝土矿是一种以氧化铝水合物为主要成分的矿石，历来是主要的炼铝原料。3、铝有哪些性质

28、和用途？铝的密度为2.7g/cm3,熔点为660.铝具有银白色的金属光泽，在工业上被称誉为万能金属。铝具有良好的导电性、导热性和防腐蚀性，同时还具有良好的延展性、可塑性，而铝合金又具有很高的机械强度。铝是轻金属，性质非常活泼，熔点低，所以在干燥空气中铝的表面立即形成厚度约50mmr 致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并且能耐水，但铝的粉沫与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应，高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，既易溶于强碱，也能溶于强酸。纯铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。由于铝密度小，铝及其合金强度高

29、，因此可用做轻型结构材料，如飞机。轮船、型材等，还可以制作电气材料、热器材料以及耐腐蚀材料、食品包装材料等。铝的一些基本特性如下。1 铝的热导率很高，导热能力虽然比铜要小，但却比铁大三倍。铜的导热性虽然最佳，但用作导热材料其价格也比铝贵很多。因此铝是制造散热器、热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具的首选材料。2 铝的电导率在金属中仅次于银和铜。电导率约为铜的2/3，但由于其密度仅为铜的1/3，因此用于导电材料时，铝的性价比优于铜，所以被电力工业和电子工业当作首选材料。目前具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于高转矩的电动机中。3 纯铝很软，其良好的延展性仅次于金和银，在10

30、0150时可制成薄于0.01mm的薄片，可拉成细丝和扎成箔片，具有良好的可机加工性，大量用于制造机器设备、冲压各种零件、生产电线电缆以及电子业和包装业。4 由于铝的材质轻，因此常用于制造飞机、火箭、飞船、汽车、火车、地铁、船舶等陆海空交通工具，以减轻自重、增加装载量。例如，一架超音速飞机约70%的配件由铝及合金制造，每枚导弹的用铝量约占总重量的10%15%，德国、美国等国家已生产出了全铝汽车。5 铝的表面因有致密的氧化物保户膜，不易受到腐蚀，是不生锈的金属。在大多数环境条件下，包括在空气、水（或盐水）、石油和很多化学体系中，铝都能显示优良的抗腐蚀性。因此，铝常用于防腐要求较高的领域，如用来制造

31、化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、液态天然气的输送管道等。铝具有极高的回收性，再生铝的特性与原生铝几乎没有差别。这使铝成为发民循环经济。建设节约型社会不可或缺的“绿色”环保型材料。6 铝的表面具有高度的反射性，反射紫外线的能力强于银，而且铝越纯，其反射能力越好，辐射能、可见光、辐射热和电磁波都能有效地被铝反射，特别是抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因此常用制造高质量的反射镜。7 铝在添加某些金属，便可大大改善铝的性能。如在铝中加入少量铜，可制得坚韧且耐腐蚀的铝铜合金，硬度与低碳钢接近，且有着不易变暗的金属光泽，常用于制造珠宝饰物、酸洗设备和其他屯稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触

32、的设备以及建筑工业中。在铝中加入镁，便可制得铝镁合金，其硬度比纯的镁和铝都大许多，而且保留了其质轻的特点，常用于制造飞机和机身、火箭的箭体，制造门窗，美化居室环境，制造船舶。在铝合金添加其他金属成分，可以变成各种各样的铝合金，有些铝合金在强度上甚至超过钢材。8 铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一个极其重要的特性。9 铝的自然表面状态具有宜人的外观。它柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。在现代生活中，铝已经广泛地应用在建筑行业和日用百货中。10 铝是不能自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料应用来说十分重要。11 铝的毒性非常微小，通常用于制造盛食品和饮料的容器。近年

33、来，铝箔在香烟、药品、食品的包装方面应用越来越广泛，已成为包装业的重要材料。12 铝具有良好的吸音性能，根据这一特点，一些广播室、现代化大型建筑内的天花板等都可以采用铝。4、炼铝的历史可划分为哪两个阶段？炼铝的历史可划分为化学法炼铝和电解法炼铝两个阶段。5、什么是电解法炼铝？电解法炼铝就是冰晶石-氧化铝融盐电解法，它是以冰晶石作为熔剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽内，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体（碳素作阳极），这种方法就是电解法炼铝。6、铝电解用的原材料是什么？铝电解用的原材料大致分为三类：原料氧化铝；熔剂氟化盐（包括冰晶石、氟化铝、氟化钠

34、、氧化镁、氟化钙、氟化锂等）；阳极材料预焙碳块（预焙槽）。7、铝电解通入直流电的目的是什么？向电解槽内通入直流电，一方面是利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态，并保持一定的电解温度；另一方面主要是两极实现电化学反应，也就是使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出，从而得到铝，氧离子则在阳极上放电与碳生成CO2和CO混合气体。8、氧化铝原料中的杂质对生产有什么危害？铝电解生产对氧化铝纯度要求比较高，一般工业氧化铝纯度为98%以上，通常含有少量的二氧化硅、三氧化二铁、氧化钠、氧化钙和水分等。这些杂质对铝电解都有不利影响。那些电位正于铝的元素的氧化物杂质，如氧化硅、氧化铁和二氧化钛，电解过程中都会被铝

35、还原，还原出来的Si和Fe进入铝内，从而使铝的品位降低，而那些电位负于铝元素的氧化物杂质，如Na2O和CaO,会分解为冰晶石，使电解质成分发生改变并增加氟化盐消耗。水分不仅会分解冰晶石，还会增加铝液中的氢含量。若水分过多，还会引起电解质爆炸，危害工人的安全生产。P2O5和SO2则会降低电流效率。所以铝工业对于氧化铝的纯度提出了严格要求。9、工业铝电解对AL2O3的物理性能要求是什么？工业氧化铝的物理性能对于保证电解过程正常进行和提高气体净化的效率关系甚大。一般要求它具有较小的吸水性，能够较好的溶解在熔融冰晶石里，加工时飞扬损失少，并能较好地封闭碳阳极，防止它在空气中氧化，保温性能好，同时对于气

36、体净化还要求它具有良好的活性和足够的比表面积，从而能够有效地吸收HF气体。这些物理性能取决于氧化铝晶体的晶型、粒度和形状。10、根据AL2O3的物理性能可把氧化铝分为哪三类？其中哪中类型对生产较好？根据氧化铝的物理性能，可把氧化铝分为砂型、中间型和粉型三类。其中砂型氧化铝对生产较好。11、冰晶石熔剂的作用是什么？冰晶石作为电解铝的熔剂，它的作用如下：第一， 能较好地溶解氧化铝，所构成的熔体可在纯冰晶石熔点以下进行电解，并且流动性较好；第二， 在电解温度下，冰晶石-氧化铝熔液的密度比铝液密度要小10%，故电解出来的铝液能沉积在电解液下面的阴极上，这样既可减少铝的氧化损失，又大大简化了铝电解槽的结

37、构；第三， 冰晶石具有良好的导电性；第四， 冰晶石中不含有电位顺序比铝电性更正的金属杂质，能保证产品铝的质量，目前，冰晶石还是铝电解生产中最理想的一种熔剂。12、铝电解为什么采用碳阳极？在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。在作为导电的阴阳两极的各种材料中，既能良好导电，又能耐高温、抗腐蚀，同时价格又低廉的唯有碳素材料。因此铝工业生产都采用碳素材料作两极。13、系列电流是怎样经电解槽的？系列中的电解槽均是串联形式，直流电从整流的正极经铝母线送到第一台电解槽的阳极，然后经过电解质和铝液层到阴极，而又通达大母线导入第二台电解槽的阳极，这样依次类推，从最后一台电解槽阴极出来

38、的电流又经大母线加到整流器的负极，使整个系列成为一个封闭的串联线路。第二章铝电解生产的基本理论知识14、当前电解铝采用冰晶石-氧化铝融盐法的优缺点是什么？目前，世界上工业制取铝的唯一方法是冰晶石-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-氧化名熔盐电解法仍有它的优越性。a) 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。b) 冰晶石-氧化铝融盐电解法近些年有了很大发展，并且有了大型预焙阳极电解槽。c) 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。d) 操作上，采用了计算机控制生产过程，加料、出铝和其他各项操作实现了机械

39、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。15、电解质由哪些成分组成？其特性是什么？ 在铝电解生产中，连接阳极的阴极之间不可缺少的熔融盐叫做电解质。它主要是以冰晶石和氧化铝组成。另外还有一些氧化镁、氟化钙、氟化锂、氟化钠等。其中冰晶石作为熔剂，氧化铝作为熔质，氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化锂、氟化钠等作为添加剂，以改善电解质的物理化学性质，有利于提高生产指标。16、铝电解质和物理化学性质都包括哪些? 铝电解的物理化学性质包括熔

40、度（熔点和初晶点）、密度、导电度，表面性质、粘度、蒸汽压、氧化铝在电解质中的溶解度等。17、什么是铝电解质的熔点？电解温度一般要高于初晶点多少摄氏度？ 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1520，即电解温度=初晶温度（熔点）+1520.18、电解温度主要取决于什么？ 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。19、什么是分子比？分子比对电解温度有何影响？ 分子比是电解质中的氟化

41、钠与氟化铝的分子数量比值，分子比即摩尔比（CR）。另一种工业上常用的为质量比（BR），指电解质中氟化钠与氟化铝质量分数之比。CR=2BR.现在电解生产过程中大多数都采用分子比为2.22.4，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，但分子比越低，氧化铝溶解度越降低，槽内易产生大量沉淀，所以分子比不宜过低。20、如何用数字确定电解质的酸碱性？ 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。21、什么是电解质粘度？保持适宜黏度的标准是什么？ 所谓黏度是指液体中的质点之间相对运行的阻力，也称内部摩擦，在生产中的电解质应保持适宜的黏度，其

42、标准：电解质的流动性好，温度均匀，碳渣分离清楚，电解质干净，沸腾力强。22、什么是电解质的挥发性？其中挥发性最大的物质是什么？ 在电解温度状态下，电解质的分子比（气体）逸出的现象叫做电解质的挥发性。在电解质成分中挥发性最大的物质是氟化铝。23、在电解过程中电解质是怎样损失的？ 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。24、铝电解质中的添加剂常用的有几种？它们的优缺点是什么？ 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还能提高电解质的电导率，但是大多数具有减小AL2O3溶解度的缺点。25、电解质中的添加剂应满足什么条件？ 电解质中的添加剂

43、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，或者是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一些，而对氧化铝的溶解度不致有较大的影响，同时来源广泛而且价格低廉。26、添加MgF2的作用是什么？ 电解质中添加MgF2有以下会用： MgF2能降低电解质的溶点； MgF2能增加电解质表面张力，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一些

44、； MgF2是一种矿化剂，能加速a-AL2O3的矿化作用，这对于在电解槽侧壁上形成稳定的结壳起到有益的作用； 此外，添加MgF2的电解质结壳酥松好打。但是，MgF2会在一定程度上减少氧化铝的溶解度和溶解速率，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、少加料”作业法，可以弥补因添加MgF2而带来的缺点。因此MgF2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。27、氟化锂添加剂的作用是什么？ 锂盐作为铝电解质的组成成分所起的作用主要是降低电解质的初晶点，提高其电导率，此外

45、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AL2O3在熔液中的溶解度。由于价格昂贵的关系，直到最近锂盐才广泛地在铝工业上进行试验和应用，有的使用碳酸锂，因为碳酸锂在高温下分解成氧人锂，而氧化锂又与冰晶石发生反应生成氟化锂，同样也可起到添加氟化锂的作用。28、在工业电解生产中电解质的电导率与哪些因素有关？ 在电解生产中电解质的电导率受到多方面的影响。 与电解温度有关。温度越高，离子运动越快，电导率增加。但是电解温度高，会造成电流效率降低，能耗和原材料增加，因而提高电导率的效益补偿不了降低电流效率和其他损失。 与电解质分子比有关。电导率随分子比的增加

46、而增加。 与AL2O3浓度有关。电解质的电导率随AL2O3浓度的增加而降低。 与电解质中的碳粒有关。当电解温度高时，会使电解质中碳粒含量增多，碳粒含量增多时不仅使电解质的电导率降低，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。 与电解质中的添加剂有关。添加剂对于冰晶石电导率的影响可分为两大类：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降低电解质的导电度，但它们能使碳渣容易分离，减少电解质中的碳粒含量，可使电解质的导电性较好间接地增加导电率。29、氧化铝在电解质中的溶解度与哪些因素有关？ 氧化铝在电解质中的溶解度对生产

47、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份有关。一般来说，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地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，随氟化铝含量一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，影响电解槽的正常加工。30、铝电解质中含有哪些离子？ 在冰晶石-氧化铝熔体中主要是Na+、铝氧氟络离子（ALOF22-）和含氟铝离子（ALF63-、ALF4-），其次含有不部分简单离

48、子（AL3+、F-及O2-）等。所以熔液中Na+主要是单体离子，AL3+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，电流几乎全是由Na+传导的。31、铝电解的基本反应式是什么？ 在阳极上：302-(络合的)+1.5C-6e=1.5CO2 在阴极上：2AL3+（络合的）+6e=2AL 两项合并得总反应式为：AL2O3+1.5C=2AL+1.5CO232、.铝电解过程中两极副反应都是什么？ 在冰晶石-氧化铝溶盐

49、铝电解过程中，在电解析出铝的同时，在丙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，碳化铝生成；在阳极副反应中有阳极效应、阳极气体成分的变化。33、电解槽中金属钠的析出有什么危害？ 金属钠析出的危害主要有： 降低电流效率，增加氟化盐的消耗 被阴极碳素吸收而破坏槽内衬，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强度不宜过高、避免热槽等都是行之有效的方法。34、什么叫铝的溶解和损失？ 铝的溶解和损失（或二次反应）是指已电解出来的铝再反应向溶解于电解质中

50、，而后被阳极气体中的CO2所氧化造成的损失，反应式为： 2AL（溶解的）+3CO2(气体)=AL2O3+3CO（气体） 这是造成电解槽上电流效率降低的主要原因。35、什么是阳极效应？ 阳极效应是溶盐电解所固定的一种特征现象。当其发生时，在阳极与电解质接触的周边出现许多细小的电弧，发出轻微的噼啪声，电解质沸腾停止，此时槽电压已从正常值（例如4.2v）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。在其他条件不变时，电解质中氧化铝降低

51、到一定程度，就发生阳极效应。36、阳极气体的成分和变化如何? 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%，但是当电解槽发生阳极效应时，阳极气体成分含量发生逆转，CO2含量逐渐减少，CO含量增加，同时还有少量的CF4气体。37、什么是极化电压？ 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，由于铝电解是采用碳素阳极，电解过程中电极上会产生过电压，因而实测到有分解电压数值要比理论高出0.40.6V。所以铝电解过程中把实测到的“分解电压”的数值称为极化电压。 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

52、铝分解电压（碳素阳极） E过-阳极与阴极上产生的过电压。第三章铝电解槽的正常生产38、电解槽的正常生产特征有哪些? 正常生产阶段的电解槽是在规定的电流制度下进行生产，其特征为： 电解槽和各项技术参数已达到了规定范围，建立了较稳定的热平衡制度； 阳极周围侧壁上已牢固地形成电解质-氧化铝结壳（俗称伸腿），使槽膛有稳定的内形； 阳极不氧化，不发红，不长包； 阳极周边的电解质均匀沸腾，电解质干净，与碳渣分离清楚，从火眼喷出的碳渣和火苗颜色清晰、有力； 阳极底下没有大量沉淀，炉面氧化铝结壳完整，并覆盖一定数量的氧化铝保温。39、电解槽生产的技术参数包括哪些? 电解槽生产的技术参数包括工作电压、极距、电解

53、温度、电解质成分、电解质和铝液的水平、阴极电压降和阳极效应系数。40、槽工作电压由哪些部分组成？ 电解槽工作电压由阳极压降、电解质电压降、阴极压降、极化电压和母线压降组成。41、槽工作电压为什么不能保持过高也不能保持过低？ 工作电压对电解温度有明显的影响，过高或过低的保持电压都会给电解槽带来不利的影响。 槽电压过高不但会浪费电能，而且电解质热量收入增多，会使电解走向热行程，炉膛被熔化，铝质量受影响，并影响电流效率。槽电压过低也不行，虽然最初收入减少可能出现低温时的好处，但由于电解质冷缩，产生大量沉淀，会很快使炉底电阻增加而发热，二次反应增加，由冷行程转为热行程，其结果的损失可能比高电压时要大得多。槽电压过低还可能造成压槽、阳极周边长包、滚铝和不灭效应等技术事故，因而在生产中一定要按技术参数要求保持。42、什么是极距？有什么作用？ 通常说的极距是指阳极底掌到阴极铝液面之间的距离。它既是电解过程中的电化学反应区域，又是维持电解温度的热源中心，对电流效率和电解温度有着直接影响。增加极距，能减少铝的损失，会使电流效率提高。缩短极距可降低槽电压，节省电能，但是过低地缩短极距会使铝的损失增加，降低电流效率。43、电解质由哪些部分组成? 电解质主要是由熔融的冰晶石和溶解在其中氧化铝组成，另外还有少量的氟化钙