电解工基础培训教材

1、铝电解工技能鉴定培训铝电解工技能鉴定培训学习与辅导学习与辅导2014年年12月月李庆宏 *关于鉴定考试关于鉴定考试* 1、考题的内容：考题的内容：理论理论、实操实操各100分。 实操实操：笔试、操作各50分； 每科各满60分为合格。 2、笔试时间笔试时间：初级90min；中级100+60min；高级以上120+60min 3、考题的基本类型：、考题的基本类型：级别级别理论考题理论考题实操笔试实操笔试填空填空选择选择判断判断简答简答计算计算论述论述合计合计选择选择分析分析解答解答合计合计初初级工级工10220210245100_0中中级工级工522521321618100391150高高级工级工

2、52252151101152525110 100391150技技 师师522521012525110 100351550高高技师技师101.52511514-25 17113100351550 铝电解的主要相关理论知识铝电解的主要相关理论知识 有关计算举例有关计算举例 关于实操问题关于实操问题 其他类习题分析举例其他类习题分析举例 复习要点提示复习要点提示 相关知识相关知识 中国铝电解技术发展历程及技术解析中国铝电解技术发展历程及技术解析 三高型三高型 高槽温高槽温 高分之比高分之比 高高AO浓度浓度散热型散热型保温型保温型环保型环保型第一讲第一讲 铝电解的主要相关理论知识铝电解的主要相关理论

3、知识 2.1 铝的主要特性铝的主要特性 铝是自然界分布极广，含量极丰富的金属元素，地壳总含量7.35%(8.2%) ， 第三位， 占金属总量的三分之一， 第三周期第三周期3号主族元素号主族元素(原子序号为原子序号为13电子电子13；三层；外三；三层；外三）,可可离解离解3个电子（个电子（ 3s2 3p1 ）而）而为正三价或为正三价或 正正 一价的一价的离子离子； 原子量原子量26.9815427.0 密度密度 2.699 g/cm3 液态液态 （660 ）2.30 g/cm3 ，轻金属轻金属 熔点熔点 659 ； 沸点 2467 ； 硬度为 3； 导电系数导电系数 3637 10-41 cm-

4、1(为银的为银的36.1），）， 电化当量电化当量 0.3356 g/A.h 2.980A.h/g 铝铝储能银行储能银行（生命周期长；产、用异地；节能减排）（生命周期长；产、用异地；节能减排） 万能金属万能金属 节能环保型，循环性经济节能环保型，循环性经济 硬度低、弹性小、与铜有电化学腐蚀硬度低、弹性小、与铜有电化学腐蚀。2.2、 相关基础理论相关基础理论 分解电压、过电压分解电压、过电压 、 极极 化电压；化电压； 与阳极材料有关与阳极材料有关 炭阳极炭阳极: UFj=1.11.2v （惰性（惰性2.12.2v） ; Uguo=0.50.6v ; Ujh=1.7v 电极电位；电极电位；部分金

5、属的电位值部分金属的电位值 Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Si Zn Fe Ni Cu -3.01 -2.92 -2.92 -2.84 -2.71 -2.38 -1.66 -1.05 -0.86 -0.76 -0.44 -0.23 +0.34 溶液溶液-溶质、溶剂、溶（熔）液；溶质、溶剂、溶（熔）液； 浓度溶质量溶液量；浓度溶质量溶液量； 溶质量溶液量溶质量溶液量浓度。浓度。 极化电压：克极化电压：克服反电动势的服反电动势的 ；主要；主要= 生生成成+浓差浓差阳过阳过 0.40.6v=气膜气膜+放电放电+浓差。浓差。阴过阴过:10mv 冰晶石的冰晶石的分子（摩尔）比分子（摩尔）

6、比 电解质电解质（冰晶石）（冰晶石）的分子比的分子比 重量比重量比 2 例：某冰晶石中，氟化铝含量为例：某冰晶石中，氟化铝含量为48%，求其分子比是多少？，求其分子比是多少？ 解：解： CR= = =104/48 =2.17 =104/48 =2.17 答：该冰晶石的分子比为答：该冰晶石的分子比为2.17 两类导体。两类导体。 自由电子自由电子 、 离子；离子； 数氟化铝的分子（摩尔）数氟化钠的分子（摩尔）8442氟化铝的质量氟化钠的质量氟化铝的重量数（比）氟化钠的重量数（比） 2482)48100(氟化铝的重量数（比）氟化钠的重量数（比）2K、Na、Ca、Mg、Al Zn、Fe、Sn、PbC

7、u、 Hg、Ag、 Pt、Au活泼金属活泼金属电解盐或氧化物电解盐或氧化物较活泼金属较活泼金属H、C、Al、Na还原还原不活泼金属不活泼金属直接加热直接加热自然单质自然单质淘洗淘洗电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理法物理法 化学法化学法：火法冶金；火法冶金； 湿法冶金湿法冶金 电流强度、电流强度、电流密度电流密度、电阻、电阻、欧姆定律欧姆定律 阳极、阴极、经济、临界阳极、阴极、经济、临界。 R R= = V=IV=IR R=I =I = PLPL+ b+ b、金属的冶炼方法金属的冶炼方法（按金属活动顺序表）（按金属活动顺序表）slsl2.3、 大型槽技术参数大型槽技术参数 1、一

8、般参数一般参数 设定电压：设定电压： 4.04.15； 氧化铝浓度：氧化铝浓度：1.53.5%； 槽槽 温：温： 930950 ； 分子比：分子比： 2.32.4； 铝水平：铝水平： 1820cm； 电解质水平：电解质水平：2022cm; 效应系数：效应系数： 0.30.08次次/槽槽.日。日。 2、 工艺技术工艺技术( (条件条件) )的演变与进步的演变与进步 三低一高三低一高 五低一高五低一高 (三窄三窄) V CR t AO AE i阳阳 CR t AO L（V） 平衡、稳定平衡、稳定 2.4、 阳极效应与效应管理阳极效应与效应管理 一、一、阳极效应阳极效应 定义：阳极效应定义：阳极效应

9、(简称效应简称效应)是熔盐电解过程中发生在阳极上的是熔盐电解过程中发生在阳极上的一种气膜放电的特殊现象一种气膜放电的特殊现象。 1、阳极效应发生时的外观现象阳极效应发生时的外观现象： (1)火眼冒出的火苗颜色由蓝色变紫进而变黄；火眼冒出的火苗颜色由蓝色变紫进而变黄； (2)电解质与阳极接触周边有弧光放电，并伴有劈啪响声，阳极电解质与阳极接触周边有弧光放电，并伴有劈啪响声，阳极四周的电解质停止沸腾；四周的电解质停止沸腾； (3).槽电压急剧升高到槽电压急剧升高到30伏左右，效应信号灯亮；伏左右，效应信号灯亮； (4).发生阳极效应时阳极气体二氧化碳降至发生阳极效应时阳极气体二氧化碳降至20左右，

10、左右， 一氧化碳升到一氧化碳升到60左右，左右， 另有另有20左右左右全全氟化碳氟化碳PFCs （CF4 520 C2F6 1 ) ； (5).槽电压噪声频率增大。槽电压噪声频率增大。 先从局部发生，前奏先从局部发生，前奏诱发，再到全槽。诱发，再到全槽。 2、阳极效应对生产的危害阳极效应对生产的危害 1）浪费大量的电能；（）浪费大量的电能；（300kA1000-1200kwh）； 2）增加氟化盐的挥发损失）增加氟化盐的挥发损失, 加大了物料消耗；加大了物料消耗； 3）效应多发频发，系列电流会降低，影响系列电流的）效应多发频发，系列电流会降低，影响系列电流的稳定性；稳定性； 4）增增大了环境污染

11、；大了环境污染； 当当Al2O3浓度小于浓度小于1时，电解质就与阳极碳发生反应：时，电解质就与阳极碳发生反应： Na3AlF6+3/4C=Al + 3/4CF4+ 3NaF Na3AlF6+3/4C+3/2CO2=1/2Al2O3+3/4CF4+ 3NaF+3/2CO Na3AlF6+ C =Al+ 1/2C2F6+ 3NaF PFCCF4 + C2F6 6500或或9200CO2 具有具有：大气存留时间长：大气存留时间长; 吸收红外辐射能力强。吸收红外辐射能力强。 5）高热量提高了槽温，降低了电流效率；）高热量提高了槽温，降低了电流效率； 6) )增加了工人的劳动强度增加了工人的劳动强度；

12、效应的评述分析效应的评述分析 阳极效应的危害是明显的阳极效应的危害是明显的，因此，因此，低低(零零）效应管效应管理技术理技术已成为大型槽新的管理理念，先进铝电解槽阳极已成为大型槽新的管理理念，先进铝电解槽阳极效应控制在效应控制在0.03（0.08）以下。）以下。 为降低电耗为降低电耗，减少污染，还应控制好减少污染，还应控制好效应持续时间效应持续时间（ 60 55 50 ( (mm)（ /cm) 劣劣 差差 良良 优优 冷冷 热热 2.8、常见添加剂及对电解质性质的影响常见添加剂及对电解质性质的影响性性 质质初晶温度初晶温度密度密度导电度导电度粘度粘度表面性质表面性质挥发性挥发性AO溶解溶解氟化

13、铝氟化铝AlF31%降降约约2减小减小减小减小减小减小减小界面张力减小界面张力增大湿润角增大湿润角增大增大减小减小氟化钙氟化钙CaF21%降降约约3增大增大减小减小增大增大增大界面张力增大界面张力增大湿润角增大湿润角降低降低减小减小氟化镁氟化镁MgF21%降降约约5增大增大减小减小增大增大增大界面张力增大界面张力增大湿润角增大湿润角降低降低减小减小氟化锂氟化锂LiF1%降降约约8减小减小明显明显提高提高减小减小影响微小影响微小降低降低明显减小明显减小要求要求越小越好越小越好密度差大密度差大大大小适中小适中张力大张力大小小好好 采用低分子比电解质电解，电解温度会采用低分子比电解质电解，电解温度会

14、，电阻会，电阻会，粘度会粘度会，电解质与铝的密度差会，电解质与铝的密度差会，挥发损失，挥发损失，对阳，对阳极炭块的湿润性会极炭块的湿润性会，同时氧化铝的溶解度会，同时氧化铝的溶解度会。2.8、电流效率电流效率一一、铝的电化当量、理论产量及电流效率铝的电化当量、理论产量及电流效率1、法拉第定律与电化当量、法拉第定律与电化当量 (英英Michael Faraday) M=kq=kIt k=1/Fm/n F=1mol电子的电量电子的电量电解电解1mol一价物质的电量的库仑数，一价物质的电量的库仑数，F亦称法拉第常数亦称法拉第常数 c/mol F1.602210-19 6.0221023 96485c

15、/mol= 96485A.h/3600mol=26.80A.h/mol m/n：化学当量（一价物质的克原子量）化学当量（一价物质的克原子量）对于铝：对于铝：k=1/26.8026.98/3 = 0.33557g/A.h = 0.3356g/A.h2、电解铝的槽日理论产量、电解铝的槽日理论产量 M理理= k I t =0.335624I10-3 kg3、电流效率、电流效率 = =M M实实/ /M M理理100% 二、电流效率二、电流效率降低的原因降低的原因 1、铝的溶解和再氧化损失铝的溶解和再氧化损失二次氧化损失 物理溶解物理溶解 饱和约0.050.10 （温度升、浓度降） 化学溶解化学溶解

16、2Al+AlF3=3AlF变为低价离子低价离子 Al+Na3AlF6=3AlF+3NaF Al+6NaF= Na3AlF6 +3Na 再氧化损失再氧化损失 2Al+3CO2=Al2O3+3CO 溶解氧化过程过程的步骤的步骤： 1、铝在界面上发生、铝在界面上发生溶解溶解反应；（反应；（0.080.10) 2、反应物从、反应物从界面界面层层扩散扩散出来出来（温度温度、界面张力、搅动界面张力、搅动 控制步骤控制步骤） 3、反应物、反应物均匀溶入均匀溶入电解质整体电解质整体 4、反应物被阳极气体、反应物被阳极气体氧化氧化 。（阳极下。（阳极下23cm处反应处反应） 2、高价铝离子、高价铝离子的的不完全

17、放电不完全放电（高高-低价离子循环转换低价离子循环转换） 极限电流极限电流（低于分解电压的电流） Al3+2e=Al+ Al+-2e= Al3+ 没有铝生成 温度温度、 搅拌、低极距、低电流密度低电流密度、杂质元素（高价的V、P、S） 高高低低循环循环、空耗。、空耗。 3、钠离子放电、钠离子放电 随温度升高钠的析出电位升高，与铝的差缩小随温度升高钠的析出电位升高，与铝的差缩小 钠离子放电的条件钠离子放电的条件 ：高温高温 阴极电流密度大阴极电流密度大 高分子比； 低氧化铝浓度 4、其他损失、其他损失水解水解 、 炭化铝生成炭化铝生成（高温高温 含炭含炭 滚铝）滚铝） 2H2O 2H2+O2 4

18、Al+3C=Al4C3 温度温度 电流效率电流效率 10 1.5975 3001000 2501070 1001150 0第三讲第三讲 有关计算有关计算 （6） 3.1、电解质成分的调整计算、电解质成分的调整计算 使用重量比计算公式（使用重量比计算公式（p7778） QAlF3= QNaF= 使用分子比计算公式使用分子比计算公式 QAlF3= QNaF= 上式中：上式中：p 槽中液体槽中液体纯冰晶石纯冰晶石的质量的质量 K1、K2 分别为调整前后分子（重量）比分别为调整前后分子（重量）比)1 ()(1221kkkkp1121)(kkkp)2()(21221kkkkp)2()(112kkkp 例

19、例1、某、某160kA槽约槽约10000kg 电解质电解质 成分成分:CaF2 4.9% Al2O3 3.1% 分子比分子比2.5（1.25） 要调到要调到2.4（1.20） 加加AlF3-理论量理论量? 解：解： P冰晶石冰晶石= 10000kg (1-4.9%-3.1%)=9200kg QAlF3=P（K1-K2）K2（1+K1） =9200 (1.25-1.20)/1.20 (1.25-1.20)/1.20 (1+1.25) (1+1.25) = 170.37(kg) 170.37(kg) QAlF3= 2P（K1-K2）K2（2+K1） = 2 9200（2.5-2.4）/2.4（2+

20、2.5） =170.37(kg) 答：（略）答：（略） 例例2 2、某新启动槽、某新启动槽 熔体总重熔体总重1 12 2吨吨 成分成分CaF2 5% Al2O3 2.8% 分子比分子比2.70 (1.35) 2.80(1.40) 求求加加Na2CO3? 解解： 3Na2CO3 +2Na3AlF6= Al2O3 +12NaF+3CO2 3 106 12106 124242 x 1 x 1 X=318X=318 504=0.631 504=0.631 转换系数转换系数 P= 1200012000 (1-5%-2.8%) =11064 (kg)(kg) QNaF = p( ( K2-K1）( (1+

21、K1 ) ) =1106411064(1.40(1.40- -1.35)1.35)(1(1+ +1.35)1.35) 235.4(kg) 235.4(kg) QNa2co3 =235.4kg 235.4kg 0.631=0.631= 148.54kg 148.54kg 答：该槽电解质分子比由答：该槽电解质分子比由2.702.70提升到提升到2.802.80需加纯碱需加纯碱148.54kg 148.54kg 例例3 3、某台生产中的铝电解槽，槽内液体电解质总量某台生产中的铝电解槽，槽内液体电解质总量15000kg15000kg，成分为：，成分为：CaFCaF2 2 3.7%3.7%、 Al Al

22、2 2O O3 3 3.0% 3.0%、MgFMgF2 2 3.3%3.3%、 NaF 50% NaF 50%。为保证分子比。为保证分子比2.42.4的运行条件，应补的运行条件，应补充多少充多少AlFAlF3 3才能满足要求？才能满足要求？ 分析：分析： Q QAlF3AlF3 = = 题目缺电解质的分子比或重量比？题目缺电解质的分子比或重量比？ 解解：K K1 1= 50= 50 （100 - 3.7 - 3.0 - 3.3 - 50100 - 3.7 - 3.0 - 3.3 - 50）=1.25=1.25 P=15000P=15000(1-3.7%-3.0%-3.3%)=15000(1-3

23、.7%-3.0%-3.3%)=1500090%=13500 (kg)90%=13500 (kg) Q QALF3ALF3 = = =13500=13500(1.25-1.20 ) (1.25-1.20 ) 1.2(1+1.25)1.2(1+1.25) =675 =6752.7=250 (kg)2.7=250 (kg) 方法方法2 2：设设100100公斤电解质应加入氟化铝公斤电解质应加入氟化铝X X公斤，所以公斤，所以100100公斤公斤 熔体中氟化钠、氟化铝分别为熔体中氟化钠、氟化铝分别为5050、4040公斤公斤 则有：则有：1.2=501.2=50（40+X40+X） X= X=（50-

24、4850-48）1.2=1.667 1.2=1.667 （kgkg） AlF AlF3 3加入总量加入总量=15000/100=15000/1001.667=250 (kg)1.667=250 (kg) 答：答：（略）（略）)1 ()(1221kkkkp)1()(1221kkkkp3.2、出铝管理、出铝管理MTVV（铝水有效值法）（铝水有效值法） 要点要点 ： 五天为一管理周期，五天为一管理周期， 期末三点测量计算铝水高度期末三点测量计算铝水高度 平滑处理，得出铝水有效值，下达期内指令表平滑处理，得出铝水有效值，下达期内指令表 MTVV= M0+ M1-（j-k） 式中式中 ： J五日阳极下降

25、量五日阳极下降量=实际总吸出量实际总吸出量 k五日标准阳极下降量五日标准阳极下降量=长期平均值长期平均值 j-k 五日吸出误差五日吸出误差 M0 三点测量铝水平均高度三点测量铝水平均高度 M1 上次铝水有效高度上次铝水有效高度 单位均为单位均为mm 合理制定处理量表及指令表合理制定处理量表及指令表 当当jk较多时，则表明铝水吸出量偏多较多时，则表明铝水吸出量偏多3132 例例4：某：某300kA槽，铝水平标准高度槽，铝水平标准高度190mm，阳极标准下降量，阳极标准下降量14.2mm/d。管理期三点测得铝水高度。管理期三点测得铝水高度200 mm,五日前测得铝水五日前测得铝水有效值为有效值为1

26、96 mm，据回转计读数计算五日阳极实际下降，据回转计读数计算五日阳极实际下降72 mm。计算该槽铝水高度有效值，并对照下表安排五日计划。计算该槽铝水高度有效值，并对照下表安排五日计划。 5日出铝计划表日出铝计划表 单位：单位：kgMTVV与基与基 准值之差准值之差 5日总吸出量日总吸出量 第一天第一天 第二天第二天 第三天第三天 第四天第四天 第五天第五天 20+11mm 12050 2450 2400 2400 2400 2400 +10 -5mm 11250 2250 2250 2250 2250 2250 -6 -15mm 10400 2050 2100 2050 2100 2100

27、解：解：5日阳极标准下降量日阳极标准下降量 k=14.2 5=71(mm) MTVV= 200 + 196-(72-71)=67+130=197(mm) MTVV与基与基 准值之差准值之差197-190= +7mm 查表知：查表知： 5日出铝量为日出铝量为11250kg，每日吸出量均为，每日吸出量均为2250kg答答：(略略) （p82优点）优点）3132 3.3、氧化铝加料量计算、氧化铝加料量计算 一、氧化铝的实际单耗一、氧化铝的实际单耗？ 实际消（单）耗实际消（单）耗=理论消耗理论消耗化学纯度化学纯度有效有效使用率使用率 1889 0.985（ 10.30.25） 1928.4 (kg/t

28、.Al) 二、槽日二、槽日AO加料量？加料量？ AO日加料量日加料量 AO实际单耗实际单耗槽日产铝量槽日产铝量 300kA; 槽日铝产量为槽日铝产量为2250kg, 98.6%, 0.3% ，0.4%, AO日加料量日加料量 AO实际单耗实际单耗槽日产铝量槽日产铝量 1.8890.986（10.3%0.4%）2250 1.9293 (kg/kg.Al) 2250(kg.Al/槽日槽日) 4341kg/日日 3.4、最大电压计算、最大电压计算 V V额定额定VV系列系列n ni iVVAEAEV V母线 = = V V最大最大 例例5、 某某160kA系列，系列，252台，台，槽槽工作电压工作电

29、压4.15v 公用母线均摊公用母线均摊25mv ， 系列设计允许同时发生系列设计允许同时发生4个效应个效应 ，效应电压为，效应电压为30V。 求：求： 系列系列V额定额定=？ 解：解： V额定额定 V系列系列niVAE V母线 4.15252+4（30-4.15）2522520.025 1045.8 +103.4+6.3 1155.5（v） 答：该电解槽系列额定最小电压为答：该电解槽系列额定最小电压为1155.5 v， V最大最大（4.15 0.025 ）252 +4（30-4.15） 1052.1 +103.4 1155.5（v） 3.5、电流效率计算及相关公式、电流效率计算及相关公式 、=

30、 =M M实实/M/M理理100%100% 、= =M M实实/ /M M理理= = mi+mi+（M M2 2-M-M1 1） 0.33560.3356I It t1010-3-3 mi:mi:累计出铝量；累计出铝量；（M M2 2-M-M1 1）：）：在产铝的变化在产铝的变化 、 M M0 0=M=Mcucu（1-k1-k1 1）/ /（k k2 2-k-k1 1） 、 W W直耗直耗 2980 2980 、 hc hc (cm/d) (cm/d) 、 V VAE （v v）310054. 8kcdWi阳6024.(tVVKNET）效V 铝电解槽的平均电压及其计算铝电解槽的平均电压及其计算

31、 V平平 = V阳阳+V质质+V极化极化+V阴阴+V槽母槽母+V效应效应 +V公用母公用母 =VNET+ V VAEAE +V公用母公用母 VNET+ V V黑黑 V平平=（同期电压小时计读数同期电压小时计读数）（运行槽时数）（运行槽时数） =（ 槽日槽日）例例6：200台槽系列，一个月（台槽系列，一个月（30天）电压小时计读数为天）电压小时计读数为597600，当月电流效率，当月电流效率92.5%。计算当月直流电耗率。计算当月直流电耗率。 解：解：V平平=597600597600(200(200303024) 24) =4.15(V) W直耗直耗 29802980V V平平 2980 298

32、04.154.1592.592.51337013370 kwh/t.Alkwh/t.Al 答答：（略）：（略） 例例7 7：某某160kA160kA系列系列8 8月份平均电流月份平均电流159800A159800A，其中，其中8686# #槽槽7 7月底月底M M1 1=8055kg, 8=8055kg, 8月月底底出铝后出铝后M M2 27980kg7980kg，全月累计出，全月累计出铝铝37500 kg37500 kg， 86#86#槽槽8 8月月？ 解：解：M M实实累计出铝量累计出铝量+ +在产铝的变化在产铝的变化 Mi+Mi+M M0 0=37500 +=37500 +(7980-8

33、055)(7980-8055)=37425=37425（kgkg） M M实实 / M/ M理理3742537425(0.3356(0.33562424159.8 159.8 3131） 37425 37425 39890 39890 93.8293.82 答：答：8 86 6槽槽8 8月份电流效率为月份电流效率为93.8293.82 例例8 8：一台：一台160kA槽，加铜前测得本底铜浓度槽，加铜前测得本底铜浓度0.010，加入加入1kg铜铜 KCU2=0.021% ，求，求M M0 0 解：解： M M0 0=M=Mcucu（1-k1-k1 1）/ /（k k2 2-k-k1 1） 1（1

34、-0.000101-0.00010）（0.00021-0.000100.00021-0.00010） 90909090（kg） 例例9 9 、某、某160kA160kA槽，槽，=92%=92%，2424组阳极，阳极更换周期组阳极，阳极更换周期2828天，计算消耗一组阳极产原铝？天，计算消耗一组阳极产原铝？ 解：解：消耗一组阳极产量消耗一组阳极产量一个周期的产量一个周期的产量阳极组数阳极组数 M M周期周期0.3356 0.3356 24 24 160 160 9292 28 2833197 kg33197 kg M M块极块极 33197 33197 24241383.21383.2 （kg/

35、kg/组）组） 答：该槽子消耗一组阳极可产铝答：该槽子消耗一组阳极可产铝1383.2 kg1383.2 kg 例例1010：4 4月份某槽平均电流月份某槽平均电流159.85kA159.85kA，加，加98.5%98.5%氧化铝氧化铝69305kg69305kg，当损失，当损失0.60.6时计算氧化铝（消耗）电流效率？时计算氧化铝（消耗）电流效率？ 解：解：AOAO= =物料产量物料产量电能理论产量电能理论产量 = =有效有效AOAO投入量投入量 54/10254/102电能理论产量电能理论产量 = M = M氧化铝氧化铝 M M电理电理 M M氧化铝氧化铝 = =6930569305（1 1

36、0.60.6）98.598.5 54/102 54/102 35923.68(kg)35923.68(kg) M M电理电理 0.33560.33562424159.85159.85303038624.88 (kg)38624.88 (kg) AO AO = M= M氧化铝氧化铝 M M电理电理 35923.6835923.68 38624.88 =93.01% 38624.88 =93.01% 答： (略) Al2O3 + 1.5C = 2Al +1.5CO2 102 54 例例1111、一台、一台200kA200kA槽，测得本底铜浓度槽，测得本底铜浓度0.0100.010，加入，加入1kg

37、1kg铜铜 K K2 2=0.021% =0.021% ，第二天，第二天K K3 30.0180.018 ，一日内一日内总铜量不变；该电解槽的电流效率为多少？总铜量不变；该电解槽的电流效率为多少？ 解：解： M M0 0=1=1(1-0.00010) (1-0.00010) (0.00021- 0.00010)=9090kg(0.00021- 0.00010)=9090kg M M3 3=k=k2 2M M0 0k k3 3 = =0.000210.00021909090900.00018=10605kg0.00018=10605kg = = M M实实 M M理理 = =10605-9090

38、10605-9090）（0.33560.33562424200200） = =15151515 1611=94.05% 1611=94.05% 答：该电解槽的答：该电解槽的电流效率为电流效率为94.05%94.05%例例1212、某铝业公司拥有两条某铝业公司拥有两条理论产能相等理论产能相等的铝电解系列，一条的铝电解系列，一条是中间下料大型铝电解系列；另一条是由是中间下料大型铝电解系列；另一条是由274台原自焙槽改造台原自焙槽改造的边部下料的小预焙槽生产系列。的边部下料的小预焙槽生产系列。2006年度，小预焙系列平均年度，小预焙系列平均电流强度为电流强度为72kA，平均电流效率为，平均电流效率为

39、89%。与大型预焙系列相。与大型预焙系列相比，小预焙生产系列当年度少生产原铝比，小预焙生产系列当年度少生产原铝3247.86吨，求：大型吨，求：大型中间下料预焙系列槽中间下料预焙系列槽2006年度平均电流效率是多少？年度平均电流效率是多少？解：解： M小小=0.3356 2424727227427436536589%89% 5161775651617756（kg)kg)51617.7651617.76（t)t) M大大= M小小+ M多多 51617.76+3247.8651617.76+3247.8654865.6254865.62（t)t) 大大 M实实 M理理 M大大 M理小理小 548

40、65.6254865.620.33560.3356242472723653652742741010-3-3 54865.62 54865.6257997.48=94.60% 答：答： 该该系列系列2002006 6年的电流效率为年的电流效率为94.6094.60 例例1 13 3、160kA 160kA 使用使用2424块块阳极阳极 i i阳阳=0.72A/cm=0.72A/cm2 2 5 5月月份份 =93.00% W =93.00% Wc c = = 420kg/t.Al 420kg/t.Al 阳极总高阳极总高5 560mm 60mm dc=1.60g/cmdc=1.60g/cm3 3 残

41、极高残极高160mm 160mm 计算：计算： M M块块=? =? 分析：分析： 先求出阳极更换周期？先求出阳极更换周期？ H H更更 = = 有效高度有效高度阳极日消耗阳极日消耗 解：解：hc=8.054hc=8.054i i阳阳 W Wc c1010-3-3 dc dc = 8.054 = 8.0540.720.72 420 42093.0%93.0%1010-3-3 1.601.60 =1.416cm/d =1.416cm/d H H更更= =（5 56-166-16） hchc= =4040 1.4161.416=28.25 28(d)=28.25 28(d) M M块块=0.335

42、6=0.335624241601600.930.932828 2424 =1398.24 =1398.24（kg/kg/块）块） 答答： （略）略） 3.6、关于热损失计算、关于热损失计算 热损热损= V体系体系（0.48+ 1.64）(V) W热损热损=热损热损 I t 例：例：300kA V=4.18v V周母周母=180mv 平均电流效率平均电流效率93.0% 计算槽热损系数及一台槽一天计算槽热损系数及一台槽一天损失电能。损失电能。 解解： V体系体系= VNET V周母周母 = 4.18 0.18=4.0v 热损热损= V体系体系（0.48+ 1.64） = 4.0（0.48+1.64

43、0.93） =1.995 (V) W=热损热损It=1.995 300 24 =14364kwh 答：答：(略）略）第四讲、关于实操内容第四讲、关于实操内容 4.1、阳极更换作业规程、阳极更换作业规程 作业准备：作业准备： 1） 确认槽号、极号：从换极周期表中查出拟换极所在的槽号及相应极号，并记入作业日记。 2）备块：准备好碎结壳面块，新阳极碳块。 3）准备好操炉工具。 换极作业步骤：换极作业步骤： 1）揭开槽罩揭开槽罩：以所换极为中心，视极数揭开三块或四块槽罩。 2）扒料扒料：用铝耙呈扇形将应换极上的氧化铝浮料和边部可扒出的壳面块扒干净。 3）联系计算机联系计算机：按槽控箱上的更换阳极键，与

44、计算机取得联系。 4）开缝开缝：指挥天车工下降多功能机组打壳装置，打开拟换极四周的结壳，（靠邻前两天所换极一侧不需开口），当换两块极时，必须打开两块极中间结壳。 5）拔出残极拔出残极：指挥天车工下降多功能机组阳极提升装置，卡住导杆，下降阳极扳手，旋松卡具，缓慢地将阳极拔出，并吊离电解槽至通道位置。 6）画线画线：用卡尺底部水平贴紧残极底掌，把水平母线上的下划线与卡尺对齐并在卡尺上画线，同时观察阳极的形状，看阳极是否有长包、掉角、氧化、化爪、裂纹等异常现象并作记录，然后指挥天车把残极吊至残极清理架放好。 7）勾块勾块：用大钩等工具把落入槽内的块勾出来，并进行 “三摸一推三摸一推” ： i.摸炉底

45、情况。察看炉底是否有沉淀、结壳块、阴极破损等，进行处理并记录； ii. 摸相邻残极的情况。检查邻极是否有裂纹、长包、化爪等异常，如有裂纹、化爪则提前换极，如有长包则提极清理，并记录清楚； iii. 摸侧部炉帮状况； iv.将炉底沉淀推开。 8）新极定位新极定位：天车工把残极吊至残极清理架上后，吊回一块新极，用卡尺底部水平贴紧新极底掌，以卡尺上划线为基准在新极导杆上水平画定位线，导杆上定位线应比卡尺上定位线低1.52cm。在此过程，注意检查阳极是否合格，不合格的不能用。清刷铝导杆与水平母线的压接面。 9）阳极设置阳极设置：天车工把新极挂到水平母线上，操作者在下面指挥阳极安装位置，使定位线下沿与母

46、线下沿平齐。然后用阳极板手旋紧卡具，并进行三次松紧动作保证阳极不下滑。 10）收边收边：待电解质表面冷凝后把碎壳面块加入边部，用铁锹拍实并收齐、整形，使其形成边平内高的斜坡状。 11）添加保温料添加保温料：天车工下降下料管，在操炉工指挥下在新极和前两天极上加保温料，并用铝耙拍实、整形。保温料厚约1416cm，基本与阳极钢爪窗孔顶端平齐。 12）收尾收尾：清扫工作面卫生，盖上槽罩。在导杆上用粉笔记录换极日期。 13）巡视电压巡视电压：检查槽电压是否正常。 14）记录记录：纪录换极情况。包括铝水、邻极、炉底、残极状况。 4.2、出铝作业规程、出铝作业规程 1）联系计算机联系计算机：按槽控箱的出铝键

47、，启动出铝控制程序。 2）打开出铝洞口打开出铝洞口：打开出铝洞口的端盖，操作出铝打击头打开洞口壳面，然后用碳渣漏铲捞净洞口的结壳块和炭渣。打出的洞口尺寸要大于吸出管管径。 3）接管及下管接管及下管：将吸出软管一头用快速接头接高压风入口，然后指挥天车将吸出管对准出铝口，慢慢下管，触到底部后稍微上抬（约10cm）。 4）虹吸虹吸：打开风阀开始虹吸抽铝。观察电子称数字的变化情况，到达出铝目标量后及时关闭风阀，停止虹吸。 5）取出抬包取出抬包：虹吸完后，操作天车，上升抬包，提出吸出管，准备进行下一台槽的吸出作业。一包最多虹吸两台槽的铝液，铝水重量不超过抬包的容量。 6）吸出时如果发生阳极效应，应立即停

48、止吸出，并将吸出管从槽中抽出，待效应熄灭后，再继续进行出铝作业。 7）清理出铝洞口清理出铝洞口，盖上端盖盖上端盖。 8）放包放包：当抽2台槽的铝水后，已达到抬包的容量，这时，把抬包移到通行道，将抬包吊上抬包车，放稳后，脱开吊钩。 9）填写记录填写记录：吸出工依据重量单，计算每台槽的出铝量，认真填写吸出记 录。 例14.某铝厂在一次出铝操作中，由吸出工甲联系计算机，按槽控箱的“出铝”键，然后将吸出软管一头用快换接头接高压风入口；吸出工乙用出铝打击头打开洞口壳面，然后用碳渣漏铲捞净洞口的结壳块和炉底沉淀；吸出工丙指挥天车将抬包吸出管对准出铝口，慢慢下管，当触到底部后稍微上抬，待高压风接好打开风阀后

49、开始虹吸抽铝；吸出工班长丁观察电子称数字的变化情况，并负总责。在还没有到达出铝目标量时，该槽发生了阳极效应，丁赶紧命令停止吸出，并指挥将吸出管从槽中抽出，然后亲自熄灭效应，再准备进行下一台槽的出铝作业。 (1)(1)在以上操作过程中，你认为以下谁的工作最关键（在以上操作过程中，你认为以下谁的工作最关键（ ）。）。 (A)乙 (B)丙 (C)丁 (D)一样重要 (2)请问与吸出精度最相关的工作是（请问与吸出精度最相关的工作是（ ）的操作）的操作。 (A)乙 (B)丙 (C)丁 (D)丙和丁 (3)(3)在以上的操作过程中，有一位职工的操作不当，你认为他是在以上的操作过程中，有一位职工的操作不当，

50、你认为他是（ ）。）。 (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 4.34.3、铝电解生产中的常规测量、铝电解生产中的常规测量 1、阳极电流分布测量、阳极电流分布测量 基本定义基本定义:每个阳极上导电的均匀程度每个阳极上导电的均匀程度 用途用途：焙烧；新极：焙烧；新极16h；槽异常、阳极病变。；槽异常、阳极病变。 工具工具：电压表、测量叉；：电压表、测量叉； 原理原理：阳极导杆等距压降阳极导杆等距压降； 停测情况停测情况：效应、对地电压异常、降压、操作作业。：效应、对地电压异常、降压、操作作业。 2、铝水铝水、电解质高度测量、电解质高度测量用途用途：关系热平衡、出铝的依据；：关系热平衡、出铝的依

51、据；定义（铝水）：槽内含沉淀在内所有铝水的深度定义（铝水）：槽内含沉淀在内所有铝水的深度; 关于铝水测量关于铝水测量：1点（每天了解条件变化）点（每天了解条件变化）出铝口、换极出铝口、换极3点（条件管理、出铝）点（条件管理、出铝）一大面均三点；一大面均三点；多（多（6）点（全面了解炉底情况临时需要）点（全面了解炉底情况临时需要）、面各三点、面各三点其方法、工具都相同其方法、工具都相同工具：工具：测量钎、水平尺、直尺测量钎、水平尺、直尺 3、阴极电流分布测量、阴极电流分布测量 目的目的：了解阴极特性，炉底破损情况。：了解阴极特性，炉底破损情况。 方法方法：阴极软母线的压降阴极软母线的压降修正系修

52、正系 数数 4、炉底、炉底隆起隆起测量测量破损情况破损情况 1、基本测量法基本测量法： X：槽沿板到测量棒的距离：槽沿板到测量棒的距离 y：测量棒的高度：测量棒的高度 z：炉底平面到槽沿板间的距离槽膛深槽沿板高：炉底平面到槽沿板间的距离槽膛深槽沿板高 举例举例：槽膛深：槽膛深550mm，槽沿板高，槽沿板高80mm，测量棒高，测量棒高850mm，当，当测量槽沿板到测量棒的距离测量槽沿板到测量棒的距离 为为405mm，计算炉底隆起高度？，计算炉底隆起高度？ 解：解： Z=550-80=470mm H=X+Z-YH=X+Z-Y =405 + 470 850 = 25mm = 2.5cmyxzH水平尺

53、水平尺H = X+Z-YH = X+Z-Y2、简易测量法简易测量法：简单普查用简单普查用 H = 液体高度极差值液体高度极差值=液体最高量最低量液体最高量最低量 例例1 15 5.某电解车间进行炉底隆起情况的普查（已知该车间电解槽的炉膛深度为55cm，槽沿板到炉口高度为8cm），对069号采用两种方法进行测量，一种是由电解工甲进行操作，首先他将测量棒前端从阳极之间的缝隙伸入炉底隆起部位，在水平端放上水平器使之保持水平，然后用直尺触及槽沿板量出到测量棒之间的垂直距离为360mm，并记录数据和测量位置，取出测量棒，以同样方式放置在地平面上，量出测量棒的水平高度为800mm，并记录。另一种方法是由电

54、解工乙操作，他用直角测量钎测量槽内4个不同点的液体高度，分别记录为：422mm、423mm、450mm、449mm。 (1)(1)对于电解工甲，其测量结果得出的炉底隆起高度为（对于电解工甲，其测量结果得出的炉底隆起高度为（ ）。）。 (A)20mm (B)25mm (C)30mm (D)35mm (2)(2)对于电解工乙，其测量结果得出的炉底隆起高度为（对于电解工乙，其测量结果得出的炉底隆起高度为（ ）。）。 (A)28mm (B)27mm (C)26mm (D)1mm (3)(3)对比电解工甲和乙所用的测量方法，你认为在生产中比较实对比电解工甲和乙所用的测量方法，你认为在生产中比较实用的是（

55、用的是（ ）。）。 (A)甲 (B)乙 (C)一样实用 (D)都不实用 电解质（电解质（槽温）槽温）温度测量（温度测量（p137) 目的与方法：目的与方法：了解了解运行状态运行状态； 热电偶法热电偶法； 工具工具：Ni-Gr:Ni-Al热偶、补偿线、测温计、套管（铠装）；热偶、补偿线、测温计、套管（铠装）； 要求要求：避铝水、避：避铝水、避2天新极；天新极； 过程注意过程注意 ：测前检查工具；：测前检查工具； 3060度放入；度放入； 深深15cm；正、负分连；正、负分连； 稳定后读数；稳定后读数； 效应效应+1-2h不能测不能测； -900、+1000时检查。时检查。 例例1 16 6.某电

56、解车间的058号槽的铝水平为19cm，电解质水平为22cm，该槽效应发生1个半小时后，看槽工小王为了了解该槽是否运行在正常温度范围内，于是决定对该槽进行温度测量。首先，小王观察到该电解槽火苗呈淡蓝色，强劲有力，电解质颜色红而稍微发亮，黄适中，沸腾比较均匀，其次，小王选定一位置打好测量洞，将保护管直插入电解质中，约插入17cm左右停住，然后将热电偶插入保护管内，1分钟后用补偿导线把热电偶与高温温度计按、极相对应接好，过了1分钟，表上所显数据基本稳定，小王从温度计上直接读取该数据为1030，做好记录后，结束了电解质温度测量。 (1)(1)单从整个电解质温度测量来看，小王漏了一个重要步骤，它单从整个

57、电解质温度测量来看，小王漏了一个重要步骤，它是（是（ ）。）。 (A)测量之前应确认槽号； (B)测量之前应检查测量工具、仪表是否正常 (C)测量之前应判断槽况，并做好记录 (D)测量之前应先检查该槽的槽帮情况 (2)(2)根据以上的整个测量过程，你认为以下说法有误的是（）。根据以上的整个测量过程，你认为以下说法有误的是（）。 (A)效应1个半小时后不应该进行温度测量 (B)保护管应在一定角度范围内斜插入电解质中 (C)保护管插入深度有误，超过了标准的15cm (D)从温度计上直接读取所测数据的作法正确 (3)(3)根据以上信息，你可以得出的结论是（根据以上信息，你可以得出的结论是（ ）。）。

58、 (A)该电解槽处于热行程 (B)本次温度测量无效，主要原因是测量不合时宜 (C)本次温度测量无效，主要原因是热电偶和温度计不正常 (D)本次温度测量无效，主要原因是热电偶和温度计不正常且测量不合时宜第五讲、相关习题分析举例第五讲、相关习题分析举例 1 1某铝业公司某铝业公司160kA160kA大型预焙铝电解生产系列，共有大型预焙铝电解生产系列，共有252252台工作台工作铝电解槽，系列设计电解槽工作电压铝电解槽，系列设计电解槽工作电压4.15V4.15V，母线分摊电压（，母线分摊电压（V V母）母）为为0.025V0.025V，电解槽效应系数（，电解槽效应系数（K K）0.40.4次次/ /

59、台台天，效应电压（天，效应电压（V V效）效）30V30V，效应持续时间（，效应持续时间（）5 5分钟，系列允许同时发生分钟，系列允许同时发生4 4个阳极效个阳极效应，系列设计平均电流效率应，系列设计平均电流效率93.5%93.5%，计算系列，计算系列最高电压最高电压（VmaxVmax）和吨铝和吨铝直流电耗直流电耗（W W）。）。- 解：解：V额定额定 V系列系列niVAE V母线 4.15252 4（304.15） 0.025 252 1045.8 103.4 6.3 1155.5（v） W直耗直耗 29802980V V平平 2980 4.154.15 + + 0.40.4(30-4.15

60、)(30-4.15)5 514401440 + + 0.025 93.5%93.5% 2980 4.154.15+ +0.036+ 0.025 93.5%93.5% 2980 4.2114.21193.5%93.5% 13421(kwh/t.Alkwh/t.Al) 2 2某台平均电流强度为某台平均电流强度为200kA200kA的铝电解槽，出铝中取样分析测得的铝电解槽，出铝中取样分析测得槽内铝液中铜的浓度为槽内铝液中铜的浓度为0.010.011 1% %，刚出铝后，刚出铝后随即加入随即加入1kg1kg的铜，待的铜，待充分溶解均匀充分溶解均匀，取样测得铝中铜的浓度为取样测得铝中铜的浓度为0.021