铝电解培训讲义课件.ppt

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1、部门：安全生产部铝电解生产基础知识授课：田冬冬铝业新员工培训11铝的性质、用途及南山铝产业链2铝电解工艺原理34目录思考？铝电解槽的结构铝电解原料及要求生活中有那些铝产品5电解车间主要工作一、铝的性质及用途汽车轮毂、水箱，蒸发箱，缸体……啤酒、饮料等易拉罐制品铝线银粉……一、铝的性质及用途铝的性质（1）铝是一种银白色的金属，具有一系列良好的性能。纯铝熔点为660℃，沸点为2500℃.（2）铝是地球上含量最丰富的金属元素，在地壳中含量仅低于氧和硅位居第三位（7.5%）。（3）铝是一种很轻的金属。常温下密度为2.7g/cm3,铝的质量为同体积水的重量的2.7倍。（4）铝能和少量金属

2、铜、镁、锰、铬、硅形成化合物。一、铝的性质及用途铝的用途（1）铝具有良好的导电性，只比银、铜差一点。铝被用来制造电线、电动机、电容器、母线等。（2）铝具有良好的导热性，导热率为银的一半，比铁的导热性大三倍。可用来生产散热片、加热电器、热交换器、以及厨房用品等。（3）铝具有较强的耐腐蚀能力且无毒。可用来生产一些食品的包装材料。（4）铝的可塑性能（延展性）好。可生产铝箔、铝板等。（5）铝是非铁磁性物质，可生产一些精密仪表。（6）铝的表面具有高度的反射性，可用来生产反光镜。（7）铝最大的用途是应用在运输和建筑业。铝的供应来源除了原铝外，回收铝也占有很高的比例。一、南山铝产业链二、铝电解工艺原理虽然自

3、然界中铝的资源储量很高，但是铝的工业生产却很晚，直到19世纪20年代才真正把铝制备出来，比金属铜和铁晚了两千多年；化学性质活泼，与氧、卤素、硫及炭化合的亲和力很大，生成的化合物都非常稳定，这就给铝的冶炼带来了很大困难；炼铝方法发展可分为以下两个时期1、化学法制取金属铝阶段（1825-1854）2、电解法生产阶段（1854-1886-至今）二、铝电解工艺原理1825年：德国的韦勒用钾汞齐和钾还原无水AlCl31845年：法国戴维尔用Na还原NaCl-AlCl3混合盐，开始小规模生产；1855年：德国罗西用Na还原Na3AlF6；1865年：俄国别凯托夫用Mg还原Na3AlF6，并建厂炼铝（1）金

4、属热还原（2）化学法（电解法）炼铝1854年德国人本森（R.Bunsen）用电解NaAlCl4熔盐制得了金属铝；当时，由于电价格太高而且不能获得大电流，因而未能进行工业电解试验；化学法炼铝阶段二、铝电解工艺原理1886年美国霍尔（C.M.Hall）和法国埃鲁特（L.T.Héroult）几乎同时分别获得用冰晶石-氧化铝熔盐电解法制取金属铝的专利电解法炼铝阶段C.M.HallL.T.Héroult二、铝电解工艺原理1888年11月Hall在美国Pittsburgh建厂实现工业化生产，1889年Héroult在瑞士Neuhausen建厂生产铝，这就是电解法工业生产铝的开始。1888年8月奥地利科学家

5、拜尔（K.J.Bayer）申请了从铝土矿提取氧化铝的专利。与此同时，瑞士冶金公司获得了廉价的电力。由此，霍尔-埃鲁特法、拜尔法以及廉价电力推进了美国和欧洲铝电解工业的快速发展。电解法炼铝发展二、铝电解工艺原理以冰晶石---氧化铝熔体为电解质，炭素材料为两极，直流电由阳极导入，经过电解质与铝液层从阴极导出，在两极间发生电化学反应，电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出得到铝液，含氧离子则在阳极上放电生成一氧化炭、二氧化炭混合气体。铝电解主反应方程：2A1203(溶解）+3C(固)======4Al（液）+3CO2↑离子反应主副反应二次反应二、铝电解工艺原理直流电阴极的过程机理：二、铝电解工艺原理

6、阴极过程总表达式：Al3+(配离子)→3e+AlNa3AlF6-Al2O3熔体主要由Na+、AlF63-、AlF4-、F-、AlxOyF(2+2y-3x)-等构成，其中Na+传输的电流占99%以上，但电解条件下，Na+的析出电位比Al3+的负0.25V，一般认为含铝配离子阴极放电，Al是一次阴极产物；在电解条件下钠可能优先析出的条件是：1.电解槽温度升高；2.电解质的分子比增大；3.阴极电流密度增大；4.电解槽局部过冷，使该处阴极附近电解质中钠离子向外扩散受阻，此时该阴极区内.电解质中NaF含量高，Na有可能优先析出。电解的过程机理：二、铝电解工艺原理换铝理论熔体反应：Na3AlF63Na+

7、+AlF63-Al2O3+AlF63-3AlOF2-阴极放电：Na++eNa置换反应：3Na+2AlF3Al+Na3AlF63Na++2AlF3+6eAl+Na3AlF6阳极反应：3AlOF2-+4AlF63-1.5O2+4AlF3+6e总反应：Al2O3+1.5C2Al+1.5CO2铝离子直接放电理论熔体反应：Na3AlF63Na++AlF63-AlF63-AlF4-+2F-Al