三层液铝电解生产工艺

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1、三层液铝电解生产工艺2010年8月原铝、精铝与高纯铝定义：原铝（Primaryaluminum)：又称一次铝，是通过霍尔-埃鲁电解法生产的铝熔体，即从电解槽内吸出的铝水。纯铝（aluminum)：铝含量最少为99.90%，并且其它任何元素的含量不超过规定的界限值的金属铝，实质上也就是原铝。中国有些铝厂如包头铝业有限公司可以生产99.90%的原铝。精铝（Refinedaluminum)：用特殊冶炼方法获得的纯度不小于99.95%的金属铝，主要方法有三层液铝电解法、偏析法和化学法。高纯铝（Highpurealuminum)：所谓高纯铝一般没有明确的定义，不同的国家对高纯铝有不同的定义

2、。中国将重熔用铝锭分为三级纯铝99.00%≤铝含量≤99.85%精铝99.95%≤铝含量≤99.996%高纯铝铝含量＞99.996%三层液电解精炼法是1901年美国首先提出的，1922年使用电解质操作成功。1932年法国开发出低熔点的氟化物的混合电解质并成功地制出99.99%的精铝。日本于1941年住友化学公司独立开发氟化物电解质，开始生产制造99.99%的精铝。我国的三层液铝电解精炼工业是在第一个五年计划期间在抚顺铝厂开始试生产，后来三层液铝电解精炼槽经改进与发展，到20世纪70年代抚顺铝厂的三层液铝精炼电解槽容量已达到2.4KA，精铝生产的工艺指标较初期有了一些进步。此后贵州

3、铝厂（后改为中铝公司贵州分公司）在抚顺铝厂的基础上进行改进和提高，于1974年建立了12KA三层液电解精炼铝系列，直至1990年扩建65KA槽，并于2000年投产。新疆乌鲁木齐铝厂（后改为新疆众和铝业公司）从抚顺铝厂调入部分工程技术人员,并于1989到贵州铝厂学习，同年建设了30kA三层液铝电解精炼生产线。1精铝用途随着国民经济的不断发展，市场对精铝的需求量不断增加，这是由于精铝的一些特殊性质决定的：精铝比普铝具有更好的导电性、导热性、可塑性、反光性和抗腐蚀性；精铝的导磁性非常小，并且纯度越高，导磁性愈小。精铝及高纯铝在低温电工技术、低温电磁构件和电子工业领域内有着特殊的用途，其

4、中电子工业生产电解电容器所消耗的精铝量约为精铝产量的70％－80％，见4N～4N6精铝的分类用量表。目前世界上进行原铝精炼时主要采用的方法为三层液电解精炼法和偏析法，前者的提纯原理是利用熔盐电解，后者是利用凝固偏析现象。我国主要采用的是三层液电解精炼法。4N～4N6精铝的分类用量表：序号项目用量（％）1电容器箔782照明123硬盘44其它62三层液电解精炼法原理三层液电解精炼法是利用精铝、电解质和阳极合金的密度差形成液体分层，在直流电的作用下，熔体中发生电化学反应即阳极合金中的铝进行电化学溶解，生成Al3＋离子。Al3＋离子溶解进入电解液以后，在阴极上放电，生成金属铝。而合金中的

5、Cu、Si、Fe等元素不溶解，在一定浓度范围内积聚在阳极合金中，这是由于其电位均正于铝。而合金中的杂质如Na、Ca、Mg进入电解液并积聚起来，在一定浓度、温度与电流密度下，这些杂质不会在阴极上放电，原因是这些杂质的电位均负于铝。这样在阴极上就得到纯度较高的铝。即在阳极：Al-3e=Al3+阴极：Al3++3e=Al3三层液电解精炼槽主要包括：阴极母线、内衬异形砖、加料室、内衬材料、阴极、精铝液、电解质、阳极、阳极合金、槽壳、阳极钢棒等。由上图可知，精铝槽结构与霍尔—埃鲁电解槽结构大致相同，不同的是阴阳极相互倒置，槽膛内衬材质不同。用该法进行电解时，铝精炼过程在高于铝与阳极合金的熔

6、点下进行，此时精炼槽中有三层液体：最下层为阳极合金，由原铝和加重剂铜组成；中间一层为电解质；最上一层为精炼所得的精铝液。在720℃～800℃的操作温度下，利用阳极合金、电解质以及阴极精铝间的密度差，使精炼槽中始终保持着三层液体的状态。原铝电解铜NaClBaCl2Na3AlF6AlF3配料配料直流电阳极合金炉电解质熔化炉精铝电解槽生成气体净化处理生成气体液体精铝精铝保持炉精铝铸造机精铝锭区域熔炼炉锯切高纯铝生成合金渣及表面渣回收处理4三层液电解生产工艺流程5三层液电解精炼槽的技术参数和经济指标序号项目单位内容备注1电流KA702工作电压V5.5－6.03电解质温度℃760－8104

7、电解质电流密度A/cm20.57－0.705电解质水平cm8－10.56阴极铝水平cm12－16出铝后7阳极合金水平cm20－26加原铝前8阳极合金中Cu浓度%30－40重量9阴极电流效率97%－98%10电能消耗率Kw.h/kg17－18(直流)18－19(交流)11原材料消耗量12氯化钡Kg/t35－4013氟盐（按F计算）Kg/t16－2114石墨Kg/t12－1315原铝Kg/t1020－103016铜Kg/t10－146三层液电解质三层液铝电解法共分三层熔液体系，最上一