电解理论试题

一、电解工理论复习大纲

（-）填空

1、电解系列中，电解槽均以（）形式连接的。

2、铝在常温下密度为（）g/cn?,在电解温度下密度为（）

g/cm3,在电解温度下电解质密度为（）g/cm3o

3、写出下列物质的分子式：氧化铝（）、氨化氢（）、二

氧化硅（）、四氟化碳（）o

4、电流效率低的主要原因是（）o

5、理论上生产一吨铝需要氧化铝（）kgo

6、阳极气体的主要成分是（）、（）。

7、理论上用1安培电流，电解1小时可在阴极上析出（）克铝。

8、氧化铝——冰晶石熔体电解时，99%的电流是由（）传导的。

9、阳极效应发生的根本原因是（）浓度降低。

10、、理论上生产一吨铝所需的电耗（）kWho

11、铝电解槽按阳极结构可分为（）和（）o

12、铝的熔点是（）o

13、电流强度是决定（）和（）大小的主要因素。

14、（）是铝电解所用的原料，又是烟气净化的（）。

15、熔融电解质开始有（）析出时的温度,叫（）。

16、电解质的分子比是指（）与（）的摩尔分子数量的比

值。

17、电解槽的极距是指（）到（）之间的距离。

18、生产中，电解质的损失除了挥发外，还有（）和（）

损失。

19、外取电解质或铝液时，工具先要（）,防止（）o

20、发生漏炉时除集中力量抢修外，还必须有专人看管（）,防

止（）事故发生。

21、铝电解槽烟气净化分（）和（）两种方法。

22、铝的原子量为（），铝的电化学当量为（）。

23、铝电解阴极副反应主要有（）、（）和碳化铝的生成。

24、决定直流电耗的两个因素是（）和（）o

25、铝电解生产过程中阳极气体主要成分为（）和（）的

混合物。

26、测量电解温度的方法主要有（）和（）。

27、原铝中杂质主要有两类一类属于（），另一类属于（）。

28、电解槽生产初期，（）和（）质量好坏是引起阴极内

衬早期破损的关键环节。

29、装炉过程中，一定要注意（）和（）。

30、计算机控制电解槽的原理，实际上是控制（）o

31、初晶温度是指液体开始形成（）的温度。生产中电解质工

作温度一般控制在初晶温度以上（）的范围。

32、写出冰晶石-氧化铝熔液电解的总反应式（）,阴极反应式

）,阳极反应式（）。

33、我GB-2002《重熔用铝锭标准》规定：

AL99.70Fe不大于（），Si不大于（）,Ga不大于（）,

杂质总合不大于（）；A199.70AFe不大于（），Si不大

于（），Ga不大于（），杂质总合不大于（）o

34、我国160KA以上大型预焙槽主要采用（）、（）、（）

输送技术输送物料。

35、电解生产工艺技术参数主要有系列电流强度、槽电压（）、

（）、（）、（）等。

36、我国铝行业现阶段电解槽的焙烧启动方法有（）、（）、

（）三种。

37、阳极设置过高或过低则会造成（）,致使阳极（）、

（）导致脱落。

38、提出残极后，应检查槽内（）、（）、（）、（）、

以及两水平等项目。

39、加极上氧化铝的目的是（）、（）和（）o

40、料箱有料，电解槽下料点不下料的原因有（）、（）和

()O

41、熄灭AE前应检查（），槽控箱是否（）,下料气阀

等情况。

42、槽控箱具有AE处理（）、（）、（）,升降阳极等

控制功能。

43、电解槽炉帮较空时，一般出现（）、（）、（）、

和（）等现象。

（二）单项选择题

1、某电解系列生产槽200台，当日发生阳极效应30个，那么当日系

列效应系数为（）次/日,台。

A、0.25B、0.32C、0.60D、0.15

2、某大组全月产原铝180T,全月消耗氧化铝360T,那么该大组当

月每吨原铝氧化铝消耗为（）kgo

A、1898kgB、1900kgC、1945kgD、2000kg

3、冰晶石是作为（）往电解质中补充添加。

A、熔质B、熔剂C、添加剂D、原料

4、铝液的比重要比电解质的重，一般两者相差（）g/cm\

A、0.05B、0.2C、0.4D、0.6

5、电解质中挥发性最大的物质是（）o

A、NaFB、A1F3C、Na3AlF6D、MgF2

6、添加MgF2能（）电解质的表面张力，促进炭渣分离。

A、增大B、减小C、不改变D、去消

7、分子比降低使电解质的挥发损失（）。

A、增大B、减小C、不改变D、为零

8、氟化盐的理论消耗量为（）kg/t.Al

A、0B、10〜20C、20〜30D、30〜40

9、在计算机控制的中间下料电解槽上，电解质中氧化铝浓度一般应

控制在（）o

A、0-1.0%B、1.5—3.0%C、3.5-5.5%D、6〜8%

10、电解槽启动后期是指（）o

A、从开始启动到停槽之间B、从启动结束到停槽之间

C、从启动结束到正常生产之间D、从正常生产到停槽之间

C、LiF能提高电解质中ALO的溶解度

D、LiF能是使电解质密度升高

24、电解槽工作电压包括以下各项，不正确的一项是（)

A、极化电压降B、阴极电压降C、阳极电压降

D、电解质压降E、效应分摊压降F、母线电压降

25、能够提高电解质导电性的物质有（）

A、氧化铝B、氨化铝C、氨化钠D、氨化镁

26、杂质中含有下列物质混入电解原料中，能影响原铝质量的有

（）

A、氧化镁B、氯化钠C、氧化钙D、二氧化硅

27、降低分子比，下列说法不正确的是（）

A、降低电解能初晶温度B、增加氟化盐挥发损失

C、提高电解质导电度D、提高AL?。3的溶解度

28、能提高电解质初晶温度的物质有（）

A、氟化铝B、氟化钠C、氟化镁D、氟化锂

29、阳极效应时，阳极气体成分中（）

A、CO,含量不变B、CO?含量增加C、CO,含量减少

30、杂质中含有下列物质混入电解质原料中，能影响电解质成分的是

（）

A、氧化铁B、二氧化硅C、氧化钙D、氧化铜

31、工业生产中，氟化镁是一种有益的添加剂，下列叙述不正确的是

（）

A、氟化镁能降低电解质的熔点

B、氟化镁增加电解质的表面张力

C、氟化镁能提高电解质对AL?。,的溶解度

D、氟化镁是一种矿化剂

32、铝的熔点为（）

A、550B、660C、770D、880

33、不能影响阳极消耗速度的是（）

A、电解温度B、电流强度C、阳极密度D、阴极密度

34、160KA系列电解生产中，阳极电流密度是0.72A/cm；电流效率是

92.5%,阳极消耗量为556kg/t-AL阳极假比重为1.55g/cm3,则阳

极消耗速度约是（）o

A>1.4cmB、1.6cmC、1.9cm2.2cm

（三）判断题（对打V,错打X）

1、一般认为电解温度越低，电流效率越高。（）

2、阳极电流越小，阳极电压越高。（）

3、阳极电压降的高低与槽工作电压无关。（）

4、电解质液与铝液界面分离越清亮，铝的二次反应就越少。（）

5、减少电解槽的热损失，可为降低电解槽的能耗创造条件。（）

6、原铝中的杂质主要有硅、铁、铜、钱、镁。（）

7、系列零点位漂移与生产槽的对地绝缘无关。（）

8、增加生产槽数或缩短停槽大修时间，可增加槽昼夜总数。（）

9、降低吨铝直流电耗，主要是降低槽平均电压和提高电流效率。

（）

10、添加锂盐可降低电解质初晶温度和降低电解质的导电性。（）

11、铝的化学性质十分活泼，铝在自然界中都是以化合态形式存在。

（）

12、天然冰晶石呈中性，人造冰晶石呈酸性。（）

13、电能效率是指每千瓦时能产多少铝°（）

14、电解质应具有极小的粘度，这样对生产有利。（）

15、添加氟化镁可以降低电解质的初晶温度。（）

16、金属铝在阳极反应中析出，然后沉集到阴极碳块上面。（）

17、电解槽启动后应进行高分子比、高温建炉膛。（）

18、炭素阴极材料在电解槽开动初期具有明显的吸钠性。（）

19、消除电解槽针振及电压摆动的方法就是提阳极。（）

20、侵蚀到阴极炭块中的黄色颗粒是钠。（）

21、阳极效应的发生通常与电解质中缺少氧化铝有密切关系。（）

22、氧化铝中过多的杂质1诂2。3和SiO2,在电解过程中析出铁和硅，

进入铝中，影响着原铝质量。（）

23、电解槽在正常生产时，电解质成份的变化往往是分子比自动升高

和添加剂含量自动降低。（）

24、凡是已生产的电解槽因故停产后，经过大修又重新启动时称为电

解槽的二次启动。（）

25、电流强度和电压的变化影响电解槽热量收入的变化，铝水平和电

解质水平的高低影响电解质热量支出和热稳定的好坏。（）

26、化炉膛时，分子比易降低，长炉帮炉膛收缩时，分子比易升高。

（）

27、槽电阻直接等于槽电压除以槽电流强度。（）

28、电解槽中添加氟化铝会使电解质密度增加。（）

29、电解温度一定大于电解质的初晶温度。（）

30、砂状AL。的粒度大，在电解质中不易溶解，因而容易产生沉淀。

（）

31、每日分摊到每台槽的阳极效应次数称为阳极效应系数（）

32、铝电解生产的电流效率就是电能效率。（）

33、由于磁场的作用会导致铝液在槽内倾斜，使槽极距高低不一致。

（）

34、病槽下料（AL。）少也不易来阳极效应，主要原因是槽温过高。

（）

35、原铝直流电耗只与槽平均电压和电流效率有关（）

36、调整电解质分子比的方法是向槽内加入适量的氟化铝（）

37、出铝前，电解槽容易发生阳极效应的原因是氧化铝的溶解度和溶

解速度降低。（）

38、启动初期容易造成分子比降低，原因是氟化铝挥发损失所造成。

（）

（四）简答题

1、简述影响电流效率的主要因素？

2、简述压槽是什么原因造成的？

3、简述电解槽焙烧的目的？

4、低分子比生产有什么好处？

5、减少炭阳极消耗的途径有哪些？

6、什么叫压槽？压槽的处理方法？

7、砂状AL03有哪些优点？

8、写出铝电解槽的阴极和阳极的电化学反应方程式及总反应式？

9、铝电解的生产原理是什么？画出工艺流程简图？

10、电流效率降低的原因是什么？其本质和主要原因是什么？

11、什么叫“铝的二次反应”，写出反应式？

12、目前世界铝电解槽工业发展的方向是什么？

13、什么叫电解质的“过热度”？一般保持多高？炭渣对过热度有何

危害？

14、什么是极距，有什么作用？

15、AL03原料中杂质对电解生产有什么危害？

16、铝电解通入直流电的目的是什么？

（五）计算题

1、某系列电解槽原电解电流78000安培，槽工作电压为4.500伏，

如果降低电解电流8000安培，求该槽工作电压降低多少伏？（该槽

反电动势为1.600伏计算保留三位小数）

2、某系列生产槽160台，效应系数0.4次/台,日，系列电流强度60

千安，槽平均效应电压44伏，问每年（365天）应发生阳极效应比

正常生产多消耗多少直流电？（每次效应持续5分钟计算保留整数）

3、电流强度为85.5kA的某个电解系列，正常生产电解槽有252台，

电流效率为91.30%,若阳极效应系数由0.45次/槽.日降到0.25次/

槽.日，问该系列全年可节约多少电？吨铝成本因降低阳极效应系数

节电而下降多少元？（已知电价为0.32元/kwh,效应电压为35伏，

电解槽工作电压为4.225伏，效应时间为5分钟，计算结果精确到小

数点后面一位数。）

4、某电解厂电流效率在91.30%时测定阳极气体中含CO2为75.696,电

流效率在92.3096时测定阳极气体中含CO2为77.6%,假设阳极气体中

全为C02和C0,则问电流效率由91.30%提高到92.30%时，理论上吨

铝炭耗应节约多少公斤？

5、某厂1998年正常生产有电解槽168台，电流强度为75kA,电流

效率为89%,2003年有正常生产电解槽253台，电流强度为85kA,

电流效率为91%,问该厂2003年比1998年铝产量提高多少吨？

6、某系列电流强度为200000A,有102台工作电解槽，若电解效率

由92%,提高到93乐问每年（365天）可增加原铝多少吨?

7、今有一电解槽,液体电解质为8000kg,成份为CaF25%,A12O35%,

需将分子比从2.7（质量比1.35）降到2.6（质量比1.3）,计算需加

入的A1F3的量。

8、某厂有一260台槽的电解系列，年平均工作槽数是253个槽，年

平均供电电流是155KA,系列槽平均电压4.2V,年平均电流效率

92.5%,若采取措施降低平均电压lOOmv,提电流效率1%,则全年可

多生产原铝多少吨？全年可节约用电多少kWh?

9、某电解槽有液体电解质8000kg,成分为CaF25%、A1A5%,请计

算：将分子比从2.1提高到2.4,需加入曹达量。

六、论述题

1、请论述预焙槽在电流效率稳定不变的情况下降低吨铝直流电耗的

途径。

2、什么叫“冷槽”？冷槽产生的原因及处理方法是什么？？

3、现代大型预焙阳极电解槽生产一般采用哪些先进的技术和工艺？

4、请论述提高电解电流效率需从哪些方面入手？

参考答案

一、铝电解理论试题答案

（一）填空题

1、串联2、2.72.3

3、AI2O3HFSiO2CF4

4、铝的再溶解损失5、18896、C02CO

7、0.33568、A13,9、AI2O3

1()、632011、预焙槽自焙槽：2、660℃

13、槽型生产能力14、氧化铝吸附剂：5、固体初晶温度

16、氟化钠氟化铝17、阳极底掌铝液表面18、水解氧化

19、预热爆炸烫伤20、槽电压断路21、干法净化湿法净化

22、270.3356克/安培.小时23、钠的析出铝的溶解和损失

24、槽平均电压电流效率25、C02CO

26、光学高温计测温法热电偶测温法27、金属杂质非金属杂质

28、焙烧启动

29、阳极底掌摆平炉料（电解质块和氟化盐）不能进入阳极底掌内

30、槽电阻31、固体10〜20c

直流电

32、ALO3+2C------------►2A1+CO?t+COt

2

30（络合的）+1.5C-6e-1.5C02

2A13+（络合的）-6e-2A1

33、0.19%0.12%0.03%0.30%

0.19%0.09%0.03%0.30%

34、稀相浓相超浓相

35、电解温度分子比电解质和铝液水平阳极效应系数

36、铝液焙烧焦粒焙烧燃气焙烧

37、导致阳极导电不良阳极偏流发红针振

38、有无结壳碳渣情况邻极情况炉底情况

39、保温防止阳极氧化降低钢爪与炭块之间压降

4（）、电磁阀坏下料阀被关风动溜槽堵塞

41、AE电压处于自动下料气阀是否打开，

42、正常处理AE处理调整电压

43、壳面裂纹下陷火眼多电解质水平高槽温高电压摆

44、降电压出铝抬母线发生AE

（二）选择题

1、D2、D3、B4、B5、B6、A7、A8、A

9、B10、C11、C12、A13、B14、A15、D16、B

17、B18、B19、A20、D21、D22、D23、C24、D

25、D26、D27、D28、C29、B30、C31、C32、C

33、B34、D35、B

（三）判断题

1、J2、X3、J4、X5、J6、J7、X8、J9、V

10、X11、J12、J13、V14、X15、J16、X17、V18、J

19、X20、X21、J22、V23、J24、J25、X26、V27、X

28、X29、X30、V31、J32、X33、J34、X35、J36、J

37、J38、J39、X40、X

（四）简答题

1、电解质温度，氧化铝浓度，添加剂，分子比，极距，阴极电流密度，槽寿命,

阳极效应系数，电解质内杂质含量，两水平。

2、槽膛内型、电解槽内沉淀的分布、电解槽内的结壳、铝水平低和电压低

3、使阴极底部炭块和侧部炭块烧成一个整体、排除内衬中含有的水分、均匀升

高内衬温度。

4、（1）电解质的初晶温度低，可降低电解温度；（2）钠离子（Na+）在阴极上放

电的可能性小：（3）电解质的密度和粘度有所降低，使电解质的流动性较好，并

有利于金属铝从电解质中析出；（4）电解质同炭素和铝液界面上的表面张力增大,

有助于炭粒从电解质中分离和减少铝在电解质中的溶解度；（5）炉面上的电解质

结壳松软，便于加工操作。

5、（1）提高电流效率：（2）提高炭素材料机械强度及抗氧化性能，减少氧化及

掉块；（3）保持阳极工作正常，防止阳极过热，封好阳极保温料，防止电解质上

面的阳极与空气接触，减少氧化；（4）加强对阳极的检查，防止过厚的阳极就换

掉，保证阳极使用周期；在保证不涮爪头、不露大讲的条件下延长阳极使用周期。

6、因极距保持过低，导致电解质不沸腾，或因炉膛不规整而导致阳极接触炉底

沉淀或侧部炉帮的现象称为压槽。压槽的处理方法：（1）如果是极距过低造成，

只须把极距抬到正常或比正常稍微偏高即可；（2）若不是因极距过低引起的压槽,

应首先把阳极抬高，离开沉淀结壳或炉帮；（3）为使槽子尽快转入正常，可适当

提高铝水平和电解质水平；（4）为防止出现压槽，可在出铝前扒沉淀，用钎子捅

结壳等。压槽一般都出现在出铝后或出铝时，此时要特别注意。

7、砂状氧化铝的优点，主耍表现在其良好的流动性、溶解性、不挥发性和吸附

氟化氢性，这对铝电解生产极为有利。

8、在阳极上：3（r（络合的）+1.5C-6e-1.5C0,

在阴极上：2AF♦（络合的）+6e-2A1

总反应式：A1A+1.5C=2A1+1.5C02

9、铝电解的生产原理是采用氧化铝一冰晶石融盐电解法，它是以冰晶石作为熔

剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽内，使阴阳极发生电化学反应。电

解产物，阴极上是铝液，阳极上是气体。这种方法就是电解法炼铝。

化学反应方程式：A1A+1.5C=2Al+1.5C02

工艺流程简图为：

10、引起电流效率降低的因素很多，归纳起来，不外乎下列四种：

（1）铝的溶解和再氧化损失；（2）其它离子放电，主要是指钠的析出；（3）

电流空耗，包括高价铝离子与低价铝离子的循环转换、阴阳极短路和漏电、电子

导电等；（4）其它损失，包括槽内生成A1Q、熔盐中水分和杂质的电解、出铝

和铸造过程中的铝损失等。在这些因素中，最主要的是铝的溶解与损失。

11、”铝的二次反应”是指槽内阴极上已经析出的铝水，一部分又溶解到电解质

中，经扩散和转移到阳极附近，被阳极气体氧化所造成的铝损失，称为铝的溶解

与损失即“铝的二次反应”，这是电流效率降低的本质与主要原因。其反应式为:

2A1（溶解的）+3C0z（气）=AL03（溶解的）+3C0（气）

12、答：目前世界铝电解槽的发展方向，是向着大型化、高效化、节能化、环保

化、自动化的现代化预焙槽方向发展。

13、答：电解质的“过热度”，是指电解质的实际温度减去初晶温度的差值，即：

过热度=电解质温度一初晶温度。一般“过热度”应保持在5〜20℃。

炭渣对电解质“过热度”有很大影响，炭渣多会造成电解质压降大，“过热

度”升高，电流效率低，

14、极距是指阳极底掌到阴极；铝溶液之间的距离，它既是电解过程中的电化等

反应区域，又是维持电解温度的热源中心，对电流效应和电解温度有直接影响，

增大机距能减少铝损失，提高电流效应。缩短机距可降低电压，节省电能，但过

低机距会造成铝的损失增加，降低电流效率。

15、工业氧化铝中杂质主要是SiO八Fe203s网0、CaO和HQ对电解均有不利影

响。电位正于铝元素的氧化物杂质，如Si（X、FeQ在氟化盐中溶解时，其Si、

Fe离子先入铝离子在阴极上放电析出，影响铝的质量，CaO与HQ与氟化盐反应,

分解了价高的氟化盐。使氟化盐消耗增大，另外，CaO会造成电解质中CaF,实集

偏高，IM）会造成铝中氢含量升高。

16、铝电解通入直流电，一方面是利用它的热能将水晶石熔化或熔融状态，并保

持一定的电解质温度；另一方面主要的也是在两极实现电化学反应，也就是电解

质中铝离子从阴极得到电子而析出，从而得到铝，阳离子则在阳极上放大，与碳

生成CO、CO：,的混合气体。

（五）计算题：

1、0.294V

2、5139200kWh

3、解：已知效应电压升高：U=35-4.225=30.775（伏），

I=85500A,t=5分钟=5/60小时=1/12小时,

则发生一个阳吸效应消耗电能：

W=Ult=30.775X85500X1/12X10'3=219.3（kWh）,全系列每天少发生效

应数为n=252X（0.45-0.25）=50.4（个），全年全系列可节电：

W年=50.4X365X219.3=4034243（kWh）=403.4万kWh

折合节约电费：

403.4X0.32=129.1（万元）

折合吨铝节约成本：

129.14-（0.3356X85500X91.3%X24X365X252X10^X1O-4）=22.31元）

答：该系列全年可节约403.4万kWh的电能，吗铝成本因降低阳极效应系数节

电而下降22.3元。

4、解：（1）先假设生成的阳极气体均为CO则有：

Al203+3C=2A1+3C0

3X12：2X27

Xi：1

・・.x.=XI=0.666（吨炭）=666公斤

2x27

（2）再假设生成的阳极气体均为CO2则有:

2A12O3+3C4A1+3C02

3X12:4X27

X2：1

，X.>二-——XI=0.333(吨炭)=333公斤

4x27

(3)当阳极气体中组成为75.6%CO?、24.4*CO时，生产一吨原铝消耗炭

为：

333X75.6M666X24.4%=414(公斤);当阳极气体中组成为77.6%C02>22.4%

CO时，生产一吨原铝消耗炭为:333X77.6%+666X22.4%=408(公斤)。也就

是说，电流效率由91.30%提高到92.30%时，理论上吨铝炭耗应节约：414-408=6

(公斤)。

答：电流效率由91.30%提高到92.30舟时，理论上吨铝炭耗应节约6公斤。

5、解：(1)1998年某厂铝产量为：Q.=0.33561nt=0.3356X89%X75000X24

X168X365X10-6=32967.5(吨)23.30(万吨)。

(2)2003年某厂铝产量为:Q2=0.33561nt=0.3356X91%X85000X24

X253X365X10-6=57531.7(吨)>5.75(万吨)。

(3)某厂2003年比1998年铝产量提高为：Q?—Qi=5.75—3.30=2.45(万

吨)

答：某厂2003年比1998年铝产量提高2.45万吨。

6、解：Ml=0.3355ItXn1X106

M2=0.3355ItXH2X10-6

=0.3