半石墨质阴极炭块在铝电解槽上的应用
万方数据
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【CN110127649A】一种电解铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910373382.5 (22)申请日 2019.05.06 (71)申请人 广西纳保环境科技有限公司 地址 531500 广西壮族自治区百色市田东 县乐德路1号 (72)发明人 周佐 罗轩 秦祖赠 谢新玲 苏通明 何珍莉 李启后 (51)Int.Cl. C01B 32/05(2017.01) C25C 3/08(2006.01) C01B 7/19(2006.01) C01F 7/02(2006.01) C01D 5/08(2006.01) (54)发明名称一种电解铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法(57)摘要本发明公开一种铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法，该方法将铝电解槽废旧阴极炭块原料经过破碎、粉碎、球磨形成粉末后加入双氧水以除去氰化物；再加入浓硫酸反应生成氟化氢气体，通入冷凝吸收塔，用去离子水或低浓度氢氟酸溶液循环吸收后，得25％-40％的氢氟酸产品；炭粉经加NaOH中和、过滤、干燥后可作为加工新阴极的原料循环使用；最后，滤液中所含大量硫酸钠经浓缩后可得硫酸钠晶体。本发明的优点：工艺先进，优势明显，实现回收利用过程环境污染物“零”排放；经过处理后的废旧阴极炭块达到可重复利用加工新阴极炭块的目的，并将原废旧阴极炭块中的主要有害成分氟转变成高副加值氟化氢， 实现对氟的循环利用。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110127649 A 2019.08.16 C N 110127649 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110127649 A 1.一种电解铝电解槽废旧阴极炭块的回收利用方法，其特征在于，处理过程包括以下步骤：将电解铝电解槽废旧阴极炭块原料破碎、研磨至小于45目的炭粉；在炭粉中按重量比1∶1加入浓度为30wt％的双氧水，在80℃、50～200rpm搅拌10～30min以分解氰化物以及过量双氧水；将去除氰化物的物料，按原炭粉重量的5～7倍量加入95～98wt％的浓硫酸，在120℃和100～200rpm的搅拌速度下，生成HF气体；将HF气体通入氟化氢冷凝吸收塔，用去离子水或低浓度氢氟酸循环吸收，获得浓度为25～40wt％的高浓度氢氟酸；去除氟后的炭粉降温至室温，加入浓度为40wt％NaOH水溶液至pH值为5，获得沉淀，沉淀经过滤、洗涤、在60℃烘干后得可供加工新阴极炭块的炭粉；滤液继续加浓度为40wt％NaOH溶液至pH值达7左右，经过滤、洗涤、80℃烘干后得氢氧化铝沉淀，可经1000℃煅烧后得氧化铝；上一步滤液经蒸发浓缩后，得Na2SO4·10H2O(芒硝)。 2
铝电解槽发展史
铝电解槽发展史 从1886年到现在，Hall—Heroult的冰晶石—氧化铝熔盐电解法，已经快有120年历史了，在此期间，此电解炼铝的工艺和方法原理没有变化，然而期电解槽的结构发生了很大变化。铝电解生产由最初的电耗40kWh/kg.Al【】电流效率75%，（1889年Heroult槽）】和电耗31 kWh/kg.Al【电流效率80%，（1892年Hall槽）】，降到现在的电耗12.5 kWh/kg.Al（直流电耗），电流效率96%以上。电解槽的容量（电流）由最初的几千安培，增加到现在的500kA。电解槽结构按阳极特性来划分，经历了从预焙阳极到侧插自焙阳极，到上插自焙阳极，又到预焙阳极的阶段。期间也出现过连续预焙阳极试验电解槽，但未成功推广。 电解槽初期阶段，是小型预焙阳极电解槽，图1. 图1 1912年Heroult的12000A电解槽 电耗25000k W·h/tAl,阴阳极电流密度1.0～1.2A/㎝2当时槽容量是12000A，电耗25000kw.h/t.Al，阳极电流密度1.0—1.2A/㎝ 2 ,特点是电流小，电压高，阳极电流密度大，电耗高，电流效率低。 现代铝工业上有两类、共四种形式的电解槽： ·自焙阳极电解槽 侧插棒式 上插棒式 ·预焙阳极电解槽 不连续式 连续式 自焙槽起始于1923年，是由挪威人在生产铁合金电路连续自焙电极的基础上发展起来
的。在20世纪60年代，侧插自焙槽最大电流达到100kA，上插自焙槽在20世纪50—70年代，在世界范围内得到了很大发展，其电解槽的最大电流达到了170—180kA，当时指标是：电流效率88～90%，电耗15000 kw.h/t.Al。 自焙槽特点有： ①使用的阳极糊靠电解槽自身的热量使其焙烧成良好的导电体，使电解槽上部散热得到合理利用。综合节能。 ②由于直接使用阳极糊，节省了预制阳极过程的成型，被烧，加工，阳极组装等工艺与工序工程，以及该过程需要的燃料和各种消耗及劳动费用于投资。阳极的制造成本。 ③不需要定期更换阳极，工艺简单，劳动强度低，对电解正常运行干扰少。 ④机械化和自动化操作程度低，劳动强度大。 ⑤集气效率低，劳动条件差。 ⑥阳极糊产生的大量碳氢化合物等气体不能同电解产生的氟化氢等气体分开，混在一起，不容易回收，对环境污染。 图2、图3、图4为各个时期铝电解槽简图 图2 连续式预焙阳极电解槽简图 1—阳极炭块 2—阳极棒 3—阳极母线 4—槽壳 5—阳极炭块接缝 6—阴极炭块 7—阴极棒 8—保温层
铝电解固体废弃物简介
铝电解槽废弃固体材料的综合利用 一、废旧阴极炭块的无毒化处理及综合利用 1、前言 2014 年我国原铝产量约2400万t（见表1），预计2015年全国电解铝产量将超过3000t，原铝产量连续11年居世界第一位。我国铝电解工业的技术装备水平已经进入世界先进行列，300KA、400KA、500KA系列大型铝电解系列已逐渐成为我国的主流电解槽，其经济技术指标也达到国际先进水平。 但我国的电解槽寿命与国外先进水平还有一定的差距。我国电解槽寿命一般在5～6年，而国外可以达到7～8年。铝电解槽在使用一段时间之后就要进行停槽大修。电解槽停槽后于槽钢壳中取出的废旧阴极炭块是铝电解过程中产生的数量巨大的固体废料，目前，我国在铝电解生产过程中产生的废旧阴极碳块大多采用堆存或填埋处理，而废旧阴极炭块是含氟量极高的危险废弃物，又由于废旧阴极炭块常含有少量的氰化物，这些氟化物和氰化物对环境将造成非常不好的影响，因此需要进行无害化处理。 通常情况下，每生产1t原铝约产生10～15kg废旧阴极炭块。照料此推算，目前我国每年将产生约22万t的废旧炭阴极，相当于每年丢弃电解质6万t，丢弃能源材料阴极炭7万t，同时有约3万t有害氟化物和约450t剧毒氰化物威胁着电解铝厂当地的生态环境，既浪费了价格不菲的电解质和阴极炭，又带来了严重的环境污染问题。如果加以利用，变废为宝，既能保护环境，又可以解决资源问题，符合我国可持续发展战略的要求。 表1：2014年1～12月我国主要地区原铝产量统计表 我国主要地区铝电解产生固体废料统计表 我国主要地区铝电解槽大修需用侧部异型炭块统计表
2、废旧阴极的组成与结构 1)废旧阴极中电解质的组成： 通过对铝电解槽废旧阴极炭块进行物相分析，得到废旧阴极的具体组成为（见表2）: 炭（C），冰晶石（Na3AlF6）、氧化铝(α-Al2O3，β-Al2O3) 、氟化钠(NaF) 、氟化钙( CaF2) 等，而跟据电解槽的部位不同，各组分的含量又存有差异。
铝电解槽材料属性
附件3 铝电解槽内各材料属性 1号材料：阴极炭块 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：10.92,11.84,12.76,13.68,14.14,14.6 2号材料：阴极钢棒 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：16.93,16.06,14.94,13.69,13.09,12.40 3号材料：阴极钢棒糊 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：2.82,3.34,4.74,7.02,8.16,9.30 4号材料：阳极炭块 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：4.30,4.63,4.97,5.30,5.47,5.64 5号材料：阳极钢爪 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：64,53.2,42.4,31.6,26.2,20.8 6号材料：槽帮 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：1.29,1.31,1.34,1.37,1.38,1.39 7号材料：捣鼓糊 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：0.34,0.34,0.34,0.34,0.34,0.34 8号材料：氧化铝覆盖料 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：0.8,0.8,0.8,0.8,0.8,0.8 9号材料：第四层内衬 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：0.593,0.867,1.141,1.415,1.552,1.689 10号材料：第三层内衬 温度：200,400,600,800,900,1000 导热系数：0.22,0.22,0.22,0.22,0.22,0.22
现代预焙铝电解槽的基本结构—
第二篇：铝电解生产的工程技术 1、现代预焙铝电解槽的基本结构 现代铝工业已基本淘汰了自焙阳极铝电解槽，并主要采用容量在160kA 以上的大型预焙阳极铝 电解槽（预焙槽）。因此本章主要以大型预焙槽为例来讨论电解槽的结构。 工业铝电解槽通常分为阴极结构、上部结构、母线结构和电气绝缘四大部分。各类槽工艺制度不同，各部分结构也有较大差异。图1、图2分别为一种预焙槽的断面示意图和三维结构模拟图；图3、图4为我国一种200kA 中心点式下料预焙槽的照片与结构图（总图）。 图1 预焙铝电解槽断面示意图 图4 我国一种200kA 预焙铝电解槽结构图 1.混凝土支柱； 2.绝缘块； 3.工字钢； 4.工字钢； 5.槽壳； 6.阴极窗口； 7.阳极炭块组； 8.承重支架或门； 9.承重桁架；10.排烟管；11.阳极大母线；12.阳极提升机构； 13.打壳下料装置；14.出铝打壳装置；15.阴极炭块组；16.阴极内衬 1.1 阴极结构 电解铝工业所言的阴极结构中的阴极，是指盛装电解熔体（包括熔融电解质与铝液）的容器，包括槽壳及其所包含的内衬砌体，而内衬砌体包括与熔体直接接触的底部炭素（阴极炭块为主体）与侧衬材料，阴极炭块中的导电棒、底部炭素以下的耐火材料与保温材料。 阴极的设计与建造的好坏对电解槽的技术经济指标（包括槽寿命）产生决定性的作用。因此，阴极设计与槽母线结构设计一道被视为现代铝电解槽（尤其是大型预焙槽）计算机仿真设计中最重要、最关键的设计内容。众所周知，计算机仿真设计的主要任务是，通过对铝电解槽的主要物理场（包括电场、磁场、热场、熔体流动场、阴极应力场等）进行仿真计算，获得能使这些物理场分布达到最佳状态的阴极、阳极和槽母线设计方案，并确定相应的最佳工艺技术参数（详见本书第三篇 “铝电解槽的动态平衡及物理场”），而阴极的设计与构造涉及到上述的各种物理场，特别是它对电解槽的热场分布和槽膛内形具有决定性的作用，从而对铝电解槽热平衡特性具有决定性的作用。 1.1.1 槽壳结构 槽壳（即阴极钢壳）为内衬砌体外部的钢壳和加固结构，它不仅是盛装内衬砌体的容器，而且还起着支承电解槽重量，克服内衬材料在高温下产生热应力和化学应力迫使槽壳变形的作用，所以 铝液 阳极炭块 电解质液 下料器 阴极炭块 电解质结壳 耐火与 保温内衬 钢壳 阴极钢棒 集气罩 阳极导杆 氧化铝 覆盖料 图2 预焙铝电解槽三维结构模拟图 图5 铝电解槽的槽壳结构示意图 a —自支撑式（框式）； b —托架式（摇篮式） 图3 我国的一种200kA 预焙铝电解槽（照片） 13 1 2 3 5 7 11 10 8 4 6 15 14 12 16 9
铝电解槽废阴极炭块组成特性及浮选无害化处理试验线生产应用现状
铝电解槽废阴极炭块组成特性及浮选无害化处理试验线生 产应用现状 铝电解槽废阴极炭块组成特性及浮选无害化处理试验线生产应用现状 1 1 2 魏应伟谷万铎王兆文 (1.伊川电力集团总公司，河南伊川 471300; 2.东北大学，辽宁沈阳 110004)摘要:本文分析了铝电解槽废阴极炭块的组成及特性，简要介绍了国内外处理废阴极炭块的方法;通过对伊川电力集团废阴极炭块无害化处理与综合利用的研究和 3000 吨/年浮选试验线建设运行的经验，使废阴极炭块污染问题得以彻底解决。关键词:废阴极炭块;无害化;炭粉铝电解槽废阴极炭块是铝电解工业中排放的不可避免的废料，新阴极在电解槽经过 4-8 年的使用，其成分已由初始的无烟煤型碳发生变化，碳大部分转变成。电解过程中由于阴极被电解质和铝液所渗透，有将近一半石墨型碳?ù笤?80)的电解质和几乎全部铝液在电解过程中(渗入后)发生反应。整个废阴极内衬的组成中，氟化物占约 35wt，氧化物占约 14wt，同时还有微量的氰化物。氟化物主要包含 Na3AlF6， CaF 氧化物主要为 Al2O3， NaF， 2， Na 而氰化物主要是 NaCN， 4FeCN6和 Na3FeCN6。氟化物和氰化物是对环境有害的物质，必须将其减量化和无害化。在国家重大产业技术开发专项的支持下，我们对废阴极炭块的无害化与综合利用进行了研究，并建设了3000 吨/年废阴极浮选试验生产线，目前已投入运行一年多时间。1 废阴极炭块的组成及特性1.1 废旧阴极炭块的成分分析废阴极炭块取自伊川电力集团 300KA 铝电解槽 5 年大修材料，逐级破碎后取样。研究对缩分、研磨后的原料采用美国利克公司的定硫定碳仪(灼烧,红外光谱法)进行了测定，得原料中碳的含量为 48.3。经分析，电解槽使用前的阴极炭块(石墨化度为 20)的碳含量为 92，其中含Al 0.12，Fe 1.38，Ca 0.28，SiO2 1.54。此处所指电解质为废阴极炭块中除碳之外的部分，因此由减量法得出原料中电解质的含量为 51.7。为进一步确定电解
大中型铝电解槽筑炉规程
大中型铝电解槽筑炉规程 2012年12月
目录1．总则 2．砌筑的工艺流程 3．槽内衬的砌筑 3．1槽壳的检查及砌筑基准线的确定3．2槽底部的砌筑 3．3阴极炭块组的制作 3．4阴极炭块组的安装 3．5槽周围的砌筑 3. 6侧部块的砌筑 3．7扎固
1.总则 1.1筑炉之前，施工单位应对电解槽阴极结构图纸仔细核查，若发现问题应及时与设计单位联系，协商解决。 1.2砌筑工作必须在电解厂房（包括厂房内的吊运设备）和有关辅助系统基本建成的条件下进行，应做好筑炉前准备工作。在冬季施工时，室内温度不得低于＋5度。 1.3 各个工序都必须建立完善的检查及验收制度。 1.4 筑炉材料必须满足技术要求的规定。 2.砌筑的工艺流程 槽壳的检查－>槽底部的砌筑－>阴极炭块组的制作－> 安装阴极炭块组－>槽周围的砌筑－>侧部块和角部炭块的砌筑－>扎固 3.槽内衬的砌筑 3.1 槽壳的检查及砌筑基准线的确定。 砌筑前应按图纸的要求检查槽壳的制造公差是否满足制作、安装规程的要求；同时按电解槽槽壳制作、安装规程检查槽底安装后的平面度。经检查合格后填写合格证方能进行内衬的砌筑。 检查合格后将槽壳的内膛清扫干净，画出内衬砌筑各层的基准线。基准线应以槽壳底板水平线为准按图纸要求找出阴极钢棒与槽壳窗口安装的中心线（以确保阴极钢棒位于槽壳窗口中心为原则）。
3.2 槽底部的砌筑 3.2.1 铺绝热板（硅酸钙板） 铺绝热板应从槽横轴线中心线往两端铺，不铺成通缝，并用木锤轻轻的打紧。缝隙应不大于1mm，并用干式防渗料填满绝热板与槽壳四周的空隙。绝热板的规格按图纸要求。当绝热板由于运输或操作而破损时，必须用锯切的方法重新加工，其规格必须大于等于设计规格的1/3方能使用。 3.2.2 干法砌筑保温砖 两层保温砖在绝热板（硅酸钙板）上干砌，层间砖缝交错。砖缝（含卧缝）1mm，可用氧化铝粉填满，保温砖距槽壳的四周填充干式防渗料。 3.2.3 装填、压实干防渗料 3.2.3.1工具和设备 往复式平盘振捣机1台，振动频率6500rpm，重量110Kg，平盘650×550mm，BX-12型。（由供货厂家提供） 木板粑2把，长柄无齿，柄长1800mm，粑面600×200×20mm。 木质刮扳1根，30×100mm，长度应与电解槽内衬宽度相配合，也可用40×60×5角钢代替。长柄方铁锹2把，彩条塑料布～65m2，能覆盖整个槽底。胶合板若干张。 3.2.3.2装填干防渗料
铝电解预焙阳极电解槽的介绍与展望
铝电解预焙阳极电解槽的介绍与展望摘要：本文主要是对电解铝工业生产中的主要设备——电解槽的相关介绍，重点讲述预焙阳极电解槽的相关技术参数、指标、工艺等指数。其后介绍现代关于铝电解槽的新工艺、新设备。 关键词：电解槽预焙阳极阳极炭块阴极炭块 电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 abstract: this article is mainly to the aluminum industrial production of main equipment-electrolytic cell related introduction, focuses on pre-baked anode cell related technical parameters, index, craft index. Introduced by modern about aluminum cell of new technology, new equipment. Key words: pre-baked anode cell anode block cathode carbon blocks Aluminum electrolytic aluminum is through get. Modern aluminum industrial production adopts BingJingShi-alumina melts salt by electro-dialysis. Molten BingJingShi is solvent, alumina as solute, with carbon body is used as an anode, liquid aluminum as a cathode, ventilation with powerful dc, in 950 ℃-970 ℃, the poles in the electric in the electrochemical reactions, both electrolysis. 1 预焙阳极电解槽的介绍 电解槽是电解炼铝的核心设备，一百多年来铝电解槽的结构有了许多改进，其中以电解阳极的变化最大。其经历的顺序大致是：小型预备阳极→侧部导电自焙阳极→上部导电自焙阳极→大型不连续预焙阳极→中间下料预焙阳极。 预焙阳极电解槽 该电解槽由阳极装置、阴极装置和导电母线系统三大部分组成。 1.1 阳极装置 它包括三部分：阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降机构 1.1.1 阳极炭块组 预焙槽有多个阳极炭块组，每一组包括2～3块预制炭块。炭块、钢爪、铝导杆组装成电解用阳极。钢爪由高磷生铁浇铸在炭碗中，与炭块紧紧地黏在一起，铝导杆则是采用渗铝法和爆炸焊与钢爪焊在一起的。铝导杆通过夹具与阳极母线大梁夹紧，将阳极悬挂在大梁上。炭块组数取决于电解槽的电流强度、阳极电流密度以及炭阳极块的几何尺寸。如180KA预焙槽，若阳极电流密度为0.7A/cm2左右，阳极规格为1520*585*535（mm)，即可算出阳极炭块为30炭。 1.1.2 阳极母线大梁 阳极母线大梁承担着整个阳极的重量，并将电流通过阳极输入电解槽。它由铸铝制成，由升降机构带动上下移动，以调整阳极的位置。 1.2 阴极装置 它由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体三部分组成。 1.2.1槽壳 铝电解槽的槽壳是用钢板焊接，或铆接而成的敞开式六面体。分为有底和无底槽壳；并有背撑式和摇篮式两种。目前多采用有底槽。 无底槽壳是个空的框架，底没有钢板。槽壳四周和底部用钢筋和工字钢加固。
300kA铝电解槽阴极破损机理研究
收稿日期:2006 06 27 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50304033);辽宁省博士启动基金资助项目(20041010) 作者简介:任必军(1968-),男,河南沁阳人,东北大学博士研究生;邱竹贤(1921-2006),男,江苏海门人,东北大学教授,博士生 导师,中国工程院院士 第28卷第6期2007年6月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 28,No.6Jun.2007 300kA 铝电解槽阴极破损机理研究 任必军,石忠宁,刘世英,邱竹贤 (东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004) 摘 要:研究了300kA 大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑 由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因 分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命 关 键 词:铝电解;阴极;炭块;破损机理 中图分类号:T F 821 文献标识码:A 文章编号:1005 3026(2007)06 0843 04 Deterioration Mechanism of Cathode in 300kA Prebaked Anode Aluminum Reduction Cells REN Bi j un ,SHI Zhong ning ,LI U Shi ying,QI U Zhu x ian (School of M ater ials &M etallurgy,Nor theastern U niversity,Shenyang 110004,China.Correspondent :REN Bi jun,E mail:r enbijun @https://www.360docs.net/doc/7617926710.html,) Abstract:The deterioration mechanism of a 300kA large scale prebaked aluminum reduction cell w as studied.After a shutdow n,the cell was dissected dryly for sampling analysis and observation,then the deterioration of carbonized cathode w as investigated,such as breakage,leaks and surface corrosion pits.It w as revealed that the causes of cathode 's expansion cracking are mainly the sodium penetration,Al 4C 3formed on cathode surface,electrocapillarity and electrolyte penetration into cathode gaps.Discusses the influencing factors on the serv ice life of the cells w ere carried out.T o leng then the service life of the reduction cell,the follow ing measures are reg arded as efficient and sugg ested to take:im proving the quality of carbonized cathode,strengthening the management of electrolysis cell from the very beg inning and introducing such new ly developed m aterials and technolog ies as the graphitized cathode.In this w ay the voltage drop on cell bottom can be decreased so as to maintain well the cell w all.Key words:aluminum electrolysis;cathode;carbon block;deterioration mechanism 目前铝电解工业的电解槽容量越来越大,2001年开始,电流为300kA 的大型铝电解槽陆续在河南、山东、山西等省份得到推广应用[1] 随着大容量电解槽技术的不断进步,其综合指标均表现不俗,不但产能高,而且一些电解槽电流效率达到94 5%以上,直流电耗13000kWh/t [2-3] 但是,我国大型预焙槽的寿命较短,原因主要是新建厂经验不足,工期较紧、匆忙上阵,材料采购、筑炉与生产管理不到位等所致 电解槽开动一年半 之内,因阴极内衬破损而停槽大修称为早期破损 文献[4]指出我国电解槽阴极内衬破损、电解质渗漏和渗透的类型可分为侧部漏铝、侧部漏电解质、钢棒孔漏铝、钢棒孔漏电解质、底部漏铝、底部漏电解质、槽壳侧部发红、槽壳底部发红、严重熔化钢棒、侧部炭块上抬等10种类型 电解槽渗漏的主要原因是由于炭衬材质、施工质量及焙烧启动和早期生产温度不合理等,其中焙烧启动和生产时温度剧烈波动是早期破损的
铝电解槽发展史资料讲解
铝电解槽发展史
铝电解槽发展史 从1886年到现在，Hall—Heroult的冰晶石—氧化铝熔盐电解法，已经快有120年历史了，在此期间，此电解炼铝的工艺和方法原理没有变化，然而期电解槽的结构发生了很大变化。铝电解生产由最初的电耗40kWh/kg.Al【】电流效率75%，（1889年Heroult槽）】和电耗31 kWh/kg.Al【电流效率80%，（1892年Hall槽）】，降到现在的电耗12.5 kWh/kg.Al（直流电耗），电流效率96%以上。电解槽的容量（电流）由最初的几千安培，增加到现在的 500kA。电解槽结构按阳极特性来划分，经历了从预焙阳极到侧插自焙阳极，到上插自焙阳极，又到预焙阳极的阶段。期间也出现过连续预焙阳极试验电解槽，但未成功推广。 电解槽初期阶段，是小型预焙阳极电解槽，图1. 图1 1912年Heroult的12000A电解槽 电耗25000k W·h/tAl,阴阳极电流密度1.0～1.2A/㎝2当时槽容量是12000A，电耗25000kw.h/t.Al，阳极电流密度1.0—1.2A/㎝2 ,特点是电流小，电压高，阳极电流密度大，电耗高，电流效率低。 现代铝工业上有两类、共四种形式的电解槽：
·自焙阳极电解槽 侧插棒式 上插棒式 ·预焙阳极电解槽 不连续式 连续式 自焙槽起始于1923年，是由挪威人在生产铁合金电路连续自焙电极的基础上发展起来的。在20世纪60年代，侧插自焙槽最大电流达到100kA，上插自焙槽在20世纪50—70年代，在世界范围内得到了很大发展，其电解槽的最大电流达到了170—180kA，当时指标是：电流效率88～90%，电耗15000 kw.h/t.Al。 自焙槽特点有： ①使用的阳极糊靠电解槽自身的热量使其焙烧成良好的导电体，使电解槽上部散热得到合理利用。综合节能。 ②由于直接使用阳极糊，节省了预制阳极过程的成型，被烧，加工，阳极组装等工艺与工序工程，以及该过程需要的燃料和各种消耗及劳动费用于投资。阳极的制造成本。 ③不需要定期更换阳极，工艺简单，劳动强度低，对电解正常运行干扰少。 ④机械化和自动化操作程度低，劳动强度大。 ⑤集气效率低，劳动条件差。
铝电解生产工艺流程设计
铝电解生产工艺流程设计
第一章概述 1.1 铝电解工业现状 目前, 电解铝工业仍以改善和提高霍尔-埃鲁法电解槽技术水平为主, 着力于节能减排, 降低能耗、物耗和原铝成本, 在从源头上就减少气固废物料污染的同时, 加强废物料废铝的无害化和资源化处理, 实现资源再生和循环利用, 进一步提高产品质量和扩大产品种类。 现代化预焙电解槽的电流强度继续向超大型化发展。继法国AP18和AP30型电解槽技术后, AP50技术已问世。最近, 俄罗斯铝业启动了电流强度为400 KA的RA400槽型电解槽系列两条。该系列是在原300 KA电解槽技术基础上开发的第二代超大型电解槽, 该槽日产量3 t, 电流效率94%, 电耗13800 kW·h/t, 减少33%污染物。目前正在开发450~500 KA电解槽, 预计将开展RA500电解槽试验。600~740 KA超大容量电解槽也在开发研究中。 国外大容量(300 KA以上)电解槽阳极电流密度为0.8 A/cm2以上, 主要经济技术指标: 电流效率93%~95%, 直流电耗13000~13500 kW·h/t(Al); 最先进的技术指标电流效率可达96%, 电耗略低于13000 kW·h/t(Al)。表1-2为彼斯涅AP30—AP50电解槽发展过程中的主要设计参数和技术经济指标。 法国彼斯涅AP系列电解技术被公认为代表当今国际领先水平。从AP电解系列技术中不难看出其具有如下几个特点: (1)阳极电流密度较高, 可达0.8 A/cm2以上, 单位阴极面积产能大。 (2)槽电压和电解稳定性均较高, 电解质过热度都较低, 不超过10℃, 槽膛内形中炉帮和伸腿的固相结壳厚度稳定合理, 因此电流效率高, 可达95%~96%, 电耗可低到13000 kW·h/t(Al), 槽寿命达2000天。 (3)分子比、氧化铝和阳极效应系数低, 说明其设计操作和控制技术水平高。 国外铝电解的数学模型、传感器、控制和新材料等功能化技术水平较高。采用的物理场数学模型精确有效, 电解槽结构设计质量高, 槽电解运行稳定性好, 电流效率可达95%~96%。应用了半连续传感器实时在线检测控制温度、过热度、分子比、熔体高度和氧化铝浓度。 控制水平先进, 控制效应系数向零目标发展。在高电流密度、高槽电压、高电解温度条件下, 通过槽电压、分子比和过热度的软件程序控制技术, 实现电解槽的能量平衡、物料平衡和液固相平衡, 即过热度和炉帮伸腿构成的固相电解质槽膛内型稳定合理。这样不仅电流效率高、炭耗低, 而且电解槽寿命长。 表1-2 彼斯涅AP30—AP50电解槽发展过程中的主要设计参数和技术经济 指标表