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電解鋁廠生產(chǎn)工藝流程簡介,一、鋁的性質(zhì)及用途二、電解生產(chǎn)原材料及原理簡介三、主要生產(chǎn)系統(tǒng)及其工藝,一、鋁的性質(zhì)與用途,,1.鋁的性質(zhì)鋁的密度在常溫下為2.7（液態(tài)時為2.3），是銅和鐵的三分之一，其熔點(diǎn)為660℃左右。鋁具有良好的耐腐蝕性。鋁表面在空氣中很快生成一層光滑致密的氧化鋁薄膜，使其內(nèi)部免受氧化，增強(qiáng)了鋁的防腐能力。鋁是一種良好的導(dǎo)電材料。鋁具有良好的導(dǎo)熱和反光性能。鋁具有良好的延展性和可塑性。鋁的再利用率高。鋁易與其他金屬組成合金。這些合金既可保持鋁的某些特性，又可顯著提高其機(jī)械性能。,2.鋁的用途可做輕型結(jié)構(gòu)材料如：汽車、國防工業(yè)、宇宙、航天工業(yè)。建筑工業(yè)材料如：鋁合金型材。電氣工業(yè)材料制造電線、電纜、電容器、整流器、母線。耐腐蝕材料在化學(xué)工業(yè)上常用鋁及其合金制造各種反應(yīng)器、儲槽和管路等。食品包裝材料倉庫儲槽、容缸、食品罐頭盒子、零用包裝鋁箔。,1.鋁電解生產(chǎn)所用的原材料大致分三類：原料－氧化鋁：熔點(diǎn)為2050℃、沸點(diǎn)為3000℃，它的流動性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔體中。熔劑――氟化鹽（它包括冰晶石、氟化鋁、氟化鈉、氟化鎂、氟化鈣、氟化鋰等）陽極材料――預(yù)焙炭塊,二、電解生產(chǎn)原材料及原理簡介,2、電解生產(chǎn)原理現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，普遍采用冰晶石—氧化鋁融鹽電解法。它的主要設(shè)備是鋁電解槽。化學(xué)反應(yīng)式：2Al2O3(溶解的)+3C（固）＝4Al（液）+3CO2在冰晶石－氧化鋁融鹽電解法中，熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)溶解在其中，以碳素材料作為陰、陽兩極。通入強(qiáng)大的直流后，在兩極間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，陰極上的產(chǎn)物為鋁液，陽極上的產(chǎn)物為二氧化碳等氣體。通入直流電的目的：一方面是利用它的熱能將冰晶石熔化呈熔融狀態(tài)，并保持恒定的電解溫度；另一方面是要實現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)。,3、鋁電解質(zhì)及其性質(zhì)在電解生產(chǎn)過程中，液體電解質(zhì)是保證電解過程能夠進(jìn)行的重要條件之一。液體電解質(zhì)即指冰晶石－氧化鋁均勻熔融體，其主要成分是冰晶石（占85%左右）。冰晶石中所含氟化鈉摩爾數(shù)與氟化鋁摩爾數(shù)之比，稱為分子比。正常生產(chǎn)過程中，電解質(zhì)的分子比一般保持在2.4左右，呈弱酸性。冰晶石理論上講，在電解過程中是不消耗的，但實際上由于冰晶石中的氟化鋁被電解液中的水分分解，或自身揮發(fā)；氟化鈉被電解槽內(nèi)襯吸收以及操作時的機(jī)械損失等原因，在生產(chǎn)過程中是有一定損耗的。冰晶石在熔點(diǎn)處的密度為2.112g/㎝3,動力系統(tǒng)電解系統(tǒng)鑄造系統(tǒng)凈化系統(tǒng)陽極組裝系統(tǒng),三、主要生產(chǎn)系統(tǒng)及其工藝,各生產(chǎn)系統(tǒng)之間的關(guān)系,載氟氧化鋁,,,,,,,,,,,,自備電廠,整流,陽極組裝,凈化系統(tǒng),氧化鋁倉庫,空壓站,鑄造,鋁產(chǎn)品,,交流電,直流電,,,,陽極組,,原鋁,,,,,,新鮮氧化鋁,煙氣,載氟料,,,,供風(fēng),（一）、動力系統(tǒng),動力系統(tǒng)主要任務(wù)：就是負(fù)責(zé)公司內(nèi)部所有單位的（生產(chǎn)和生活）用電、用水和用風(fēng)，并負(fù)責(zé)電解槽計算機(jī)控制系統(tǒng)的維護(hù)。,,,,,,,電解,110KV或220KV,10KV動力電,1.整流系統(tǒng),A、工藝流程：由電廠來的110kV、220kV電壓經(jīng)動力變壓器，變?yōu)殇X廠所需的10kV電壓；通過調(diào)壓變壓器及整流變壓器利用二極管的單向?qū)ㄐ阅軐⒔涣麟娮優(yōu)橹绷麟娨怨╇娊怃X的需要。B、工藝流程圖C、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：整流效率（整流機(jī)組輸出的直流電量與輸入的交流電量的比值）,D、整流機(jī)組,,有載調(diào)壓變壓器,整流變壓器,整流柜,2.空壓站工藝原理：大氣中的空氣經(jīng)空氣過濾器除去其灰塵及雜質(zhì)后，潔凈的空氣進(jìn)入空氣壓縮機(jī)進(jìn)行多級壓縮，達(dá)到一定的壓力后，然后進(jìn)入干燥機(jī)進(jìn)行干燥，干燥后的壓縮空氣進(jìn)入壓縮空氣管網(wǎng)供用風(fēng)單位使用。,空氣過濾器,空壓機(jī),干燥機(jī),儲氣罐,主控室,空壓站實物圖,3.供水系統(tǒng)工藝原理：水源地→鋁廠蓄水池→由變頻泵+工頻泵→供水母管→各用水單位。,（二）電解系統(tǒng),任務(wù)：是生產(chǎn)出合格的鋁液。工藝：冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法。該工藝是由美國的霍爾和法國的埃魯1886年分別申請的世界專利。主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：電流效率、氧化鋁單耗、直流電單耗、可比交流電耗、陽極毛耗、氟化鹽單耗。主要設(shè)備是：電解槽、多功能機(jī)組等。,工藝原理：氧化鋁溶解在熔融冰晶石熔體中，形成具有良好導(dǎo)電性的均勻熔體，采用碳素材料做陰陽兩極，當(dāng)通入直流電后，即在兩極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。在陽極上產(chǎn)生陽極氣體，陰極上析出液態(tài)鋁，用真空抬包周期性從電解槽吸出，送鑄造分廠鑄重熔用鋁錠。電化學(xué)反應(yīng)過程中，陽極不斷消耗，陽極母線不斷下降，要進(jìn)行陽極更換和母線提升作業(yè)，另外通過計算機(jī)控制，通過超濃相輸送向電解槽定時添加氧化鋁，保證生產(chǎn)連續(xù)平穩(wěn)進(jìn)行工藝流程：,。,電解生產(chǎn)掠影,串聯(lián)式預(yù)焙陽極電解槽,槽控機(jī),打殼,下料,鋁電解生產(chǎn)主要操作陽極更換出鋁熄滅陽極效應(yīng)抬母線原鋁/電解質(zhì)水平測量等,陽極效應(yīng)：是電解過程中發(fā)生在陽極上的特殊現(xiàn)象，隨著電解質(zhì)中氧化鋁含量的降低，電解質(zhì)對陽極碳塊的濕潤能力下降，電解反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體排不出來，聚集在陽極下方，形成氣膜，使槽電壓急劇上升，俗稱陽極效應(yīng)。陽極效應(yīng)的利和弊利：潔凈槽底，規(guī)整爐膛，清理陽極底掌，校正Al2O3濃度，清潔電解質(zhì)。弊：浪費(fèi)大量電耗、人力、物力，嚴(yán)重時烘化爐幫，使系列最大負(fù)載值增加。,換極作業(yè),出鋁作業(yè),運(yùn)鋁,（三）鑄造系統(tǒng),主要任務(wù)：是企業(yè)的加工中心，在這里實現(xiàn)了原鋁的成型和品位的調(diào)配與確定。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：控制燒損率不大于0.6%,工藝流程圖,原鋁檢斤,原鋁入爐,攪拌扒渣,打眼,控流打渣,一次冷運(yùn)打號,脫模二次冷運(yùn),分檢,碼垛,打捆,鋁錠下線檢斤,入待驗區(qū),鋁錠堆場,銷售,700Kg大塊錠生產(chǎn)線,（四）凈化系統(tǒng),主要任務(wù)：負(fù)責(zé)將電解槽排出的煙氣收集凈化處理；將氧化鋁通過濃相、凈化、超濃相系統(tǒng)輸送到電解分廠的每臺電解槽。,氧化鋁濃相輸送—以壓力罐為中心，以壓縮空氣為動力，通過濃相管路實現(xiàn)把氧化鋁輸送到現(xiàn)場貯倉。,氧化鋁倉庫,加料,下料,濃相輸送,氧化鋁料倉,煙氣凈化系統(tǒng),煙氣凈化——以除塵器為中心，利用電解生產(chǎn)的原料Al2O3對煙氣中的有害成分（氟化物）進(jìn)行吸附（Al2O3+6HF=2AlF3+3H2O），利用VRI反應(yīng)器使吸附劑（Al2O3）能夠與煙氣充分接觸，從而達(dá)到降低煙氣中氟化物含量的目的，將含有大量載氟氧化鋁的氣體送入布袋除塵器進(jìn)行氣固分離。凈化氣體經(jīng)煙囪排入大氣，固體載氟氧化鋁經(jīng)溜槽、氣力提升機(jī)送入料倉。,凈化系統(tǒng)控制圖,電解煙管,主引風(fēng)機(jī)室,VIR反應(yīng)器,袋式除塵器,煙氣排空,超濃相輸送系統(tǒng),超濃相輸送系統(tǒng)——氧化鋁在密閉的溜槽內(nèi)被高壓離心風(fēng)機(jī)流化后，轉(zhuǎn)變成固氣兩相流體，具有流體的性質(zhì)，通過調(diào)壓閥的控制，溜槽內(nèi)部形成壓力梯度，使流化態(tài)氧化鋁在水平溜槽內(nèi)向前流動，向電解槽內(nèi)輸送氧化鋁作業(yè)。,超濃相輸送,（五）陽極組裝系統(tǒng),任務(wù)：負(fù)責(zé)殘極處理和陽極組裝。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：磷生鐵≤83kg/組交流電單耗≤200千瓦時/組,工藝流程,1、將殘極運(yùn)至陽極組裝分廠，經(jīng)裝卸站掛到積放式輸送機(jī)（簡稱懸鏈）上，由懸鏈吊運(yùn)殘極依次通過殘極壓脫機(jī)、磷鐵環(huán)壓脫機(jī)、導(dǎo)桿矯直機(jī)、鋼爪矯直機(jī)、鋼爪清刷機(jī)、導(dǎo)桿清刷機(jī)、蘸石墨裝置、鋼爪烘干機(jī)等設(shè)備完成殘極處理和導(dǎo)桿及鋼爪修復(fù)等過程后輸送到澆鑄站準(zhǔn)備澆鑄。2、合格的陽極碳塊從碳素廠運(yùn)送至組裝分廠碳塊庫，碳塊庫里的堆垛天車把碳塊放在板式輸送機(jī)上，板式輸送機(jī)輸送碳塊到澆鑄站準(zhǔn)備澆鑄。3、中頻爐把已經(jīng)配好的磷生鐵熔煉成鐵水，利用澆鑄機(jī)運(yùn)送到澆鑄站，導(dǎo)桿組和碳塊組嚙合好進(jìn)行澆鑄，質(zhì)量合格的陽極組通過懸鏈輸送機(jī)運(yùn)送到裝卸站，卸下后運(yùn)至成品庫。澆鑄質(zhì)量不合格的陽極組利用殘極手動壓脫機(jī)壓脫后導(dǎo)桿循環(huán)利用，碳塊返回碳素廠。4、清理出的極上電解質(zhì)由破碎系統(tǒng)破碎至1mm以下，返回電解槽使用。經(jīng)殘極壓脫機(jī)壓下的殘極作為陽極生產(chǎn)的配料返回碳素廠。鋼爪上磷鐵環(huán)壓脫后再經(jīng)清理滾筒清理后返回中頻爐循環(huán)使用。,生產(chǎn)現(xiàn)場,懸鏈系統(tǒng)控制圖,電解鋁主要指標(biāo),一、工藝技術(shù)指標(biāo)電解質(zhì)水平（上水平）：18~22cm鋁水平（下水平）：20~25cm分子比：電解質(zhì)中NaF:AlF3，分子比3為中性，大于3為堿性，低于3為酸性，實際電解生產(chǎn)過程中一般是2.1~2.5之間，有利于降低電解質(zhì)初經(jīng)溫度，有利于降低電解溫度。設(shè)定電壓：根據(jù)電解槽實際運(yùn)行情況設(shè)定一個合理的電壓值工作電壓：分解（極化）壓降+陰極壓降+陽極壓降+電解質(zhì)壓降，工作電壓主要根據(jù)設(shè)定電壓自動或認(rèn)為進(jìn)行調(diào)整平均電壓：工作電壓+效應(yīng)分?jǐn)傠妷?無功電壓（黑電壓）此外還有鋁導(dǎo)桿電流分布、爐底壓降、卡具壓降等等。,二、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：電流效率：實際出鋁量/0.3356g/Ah24h500kA噸鋁直流電單耗：實際用直流電量/實際出鋁量或平均電壓/（0.3356電流效率）噸鋁交流電單耗：實際用交流電量/實際出鋁量或噸鋁直流電單耗/整流效率噸鋁綜合交流電單耗：所有用電量/實際出鋁量或噸鋁交流電單耗+動力電單耗噸鋁氧化鋁單耗：理論上1889kg噸鋁陽極單耗：陽極毛耗、陽極凈耗噸鋁氟化鹽單耗：冰晶石、氟化鋁,