电解铝厂生产流程简介

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1、电解铝厂生产工艺流程简介电解铝厂生产工艺流程简介一、铝的性质及用途一、铝的性质及用途一、铝的性质及用途一、铝的性质及用途二、电解生产原材料及原理简介二、电解生产原材料及原理简介二、电解生产原材料及原理简介二、电解生产原材料及原理简介三、主要生产系统及其工艺三、主要生产系统及其工艺三、主要生产系统及其工艺三、主要生产系统及其工艺一、铝的性质与用途一、铝的性质与用途 1.1.铝的性质铝的性质铝的密度在常温下为铝的密度在常温下为2.72.7（液态时为（液态时为2.32.3），是铜和铁的三分之），是铜和铁的三分之一，其熔点为一，其熔点为660660左右。左右。铝具有良好的耐腐蚀性。铝表面在空气中很快生

2、成一层光滑铝具有良好的耐腐蚀性。铝表面在空气中很快生成一层光滑致密的氧化铝薄膜，使其内部免受氧化，增强了铝的防腐能致密的氧化铝薄膜，使其内部免受氧化，增强了铝的防腐能力。力。铝是一种良好的导电材料。铝是一种良好的导电材料。铝具有良好的导热和反光性能。铝具有良好的导热和反光性能。铝具有良好的延展性和可塑性。铝具有良好的延展性和可塑性。铝的再利用率高。铝的再利用率高。铝易与其他金属组成合金。这些合金既可保持铝的某些特性，铝易与其他金属组成合金。这些合金既可保持铝的某些特性，又可显著提高其机械性能。又可显著提高其机械性能。 2.2.铝的用途铝的用途 可做轻型结构材料可做轻型结构材料 如：汽车、国防工

3、业、宇宙、航天工业。如：汽车、国防工业、宇宙、航天工业。 建筑工业材料建筑工业材料 如：铝合金型材。如：铝合金型材。 电气工业材料电气工业材料 制造电线、电缆、电容器、整流器、母线。制造电线、电缆、电容器、整流器、母线。 耐腐蚀材料耐腐蚀材料 在化学工业上常用铝及其合金制造各种反应在化学工业上常用铝及其合金制造各种反应器、储槽和管路等。器、储槽和管路等。 食品包装材料食品包装材料 仓库储槽、容缸、食品罐头盒子、零用包仓库储槽、容缸、食品罐头盒子、零用包装铝箔。装铝箔。 1.1.1.1.铝电解生产所用的原材料大致分三类：铝电解生产所用的原材料大致分三类： 原料氧化铝：熔点为原料氧化铝：熔点为20

4、502050、沸点为、沸点为3000 3000 ，它的流动，它的流动性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔体中。性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔体中。 熔剂熔剂氟化盐（它包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化盐（它包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等）氟化钙、氟化锂等） 阳极材料阳极材料预焙炭块预焙炭块二、电解生产原材料及原理简介二、电解生产原材料及原理简介2 2 2 2、电解生产原理、电解生产原理、电解生产原理、电解生产原理 现代铝工业生产，普遍采用冰晶石现代铝工业生产，普遍采用冰晶石氧化铝融盐电解法。氧化铝融盐电解法。它的主要设备是铝电解槽。它的主要设备是铝电解槽。 化学反应式

5、：化学反应式：2Al2Al2 2OO3(3(溶解的溶解的)+)+3C3C（固）（固）4Al4Al（液）（液）+3CO+3CO2 2 在冰晶石氧化铝融盐电解法中，熔融冰晶石是溶剂，氧在冰晶石氧化铝融盐电解法中，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质溶解在其中，以碳素材料作为阴、阳两极。化铝作为溶质溶解在其中，以碳素材料作为阴、阳两极。通入强大的直流后，在两极间发生电化学反应，阴极上的通入强大的直流后，在两极间发生电化学反应，阴极上的产物为铝液，阳极上的产物为二氧化碳等气体。产物为铝液，阳极上的产物为二氧化碳等气体。 通入直流电的目的：一方面是利用它的热能将冰晶石熔化通入直流电的目的：一方面是利用它的热

6、能将冰晶石熔化呈熔融状态，并保持恒定的电解温度；另一方面是要实现呈熔融状态，并保持恒定的电解温度；另一方面是要实现电化学反应。电化学反应。 3 3 3 3、铝电解质及其性质铝电解质及其性质铝电解质及其性质铝电解质及其性质 在电解生产过程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的在电解生产过程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的重要条件之一。液体电解质即指冰晶石氧化铝均匀熔融体，重要条件之一。液体电解质即指冰晶石氧化铝均匀熔融体，其主要成分是冰晶石（占其主要成分是冰晶石（占85%85%左右）。左右）。 冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，称为分子冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，

7、称为分子比。正常生产过程中，电解质的分子比一般保持在比。正常生产过程中，电解质的分子比一般保持在2.42.4左右，左右，呈弱酸性。呈弱酸性。 冰晶石理论上讲，在电解过程中是不消耗的，但实际上由于冰晶石理论上讲，在电解过程中是不消耗的，但实际上由于冰晶石中的氟化铝被电解液中的水分分解，或自身挥发；氟冰晶石中的氟化铝被电解液中的水分分解，或自身挥发；氟化钠被电解槽内衬吸收以及操作时的机械损失等原因，在生化钠被电解槽内衬吸收以及操作时的机械损失等原因，在生产过程中是有一定损耗的。产过程中是有一定损耗的。 冰晶石在熔点处的密度为冰晶石在熔点处的密度为2.112g/2.112g/3 3动力系统动力系统电

8、解系统电解系统铸造系统铸造系统净化系统净化系统阳极组装系统阳极组装系统三、三、主要生产系统及其工艺主要生产系统及其工艺各生产系统之间的关系各生产系统之间的关系载氟氧化铝自备电厂整流阳极组装净化系统氧化铝仓库空压站铸造铝产品交流电直流电阳极组原铝新鲜氧化铝烟气载氟料供风（一）、动力系统（一）、动力系统动力系统主要任务：就是负责公司内部所有单位的动力系统主要任务：就是负责公司内部所有单位的（生产和生活）用电、用水和用风，并负责电解槽（生产和生活）用电、用水和用风，并负责电解槽计算机控制系统的维护。计算机控制系统的维护。电电 解解 110KV或 220KV10KV动力电1.1.整流系统整流系统整流系

9、统整流系统A A、工艺流程：由电厂来的工艺流程：由电厂来的110kV110kV、220kV220kV电压经动力变压电压经动力变压器，变为铝厂所需的器，变为铝厂所需的10kV10kV电压；通过调压变压器及整流电压；通过调压变压器及整流变压器利用二极管的单向导通性能将交流电变为直流电变压器利用二极管的单向导通性能将交流电变为直流电以供电解铝的需要。以供电解铝的需要。B B、工艺流程图、工艺流程图C C、主要经济指标：整流效率（整流机组输出的直流电量与、主要经济指标：整流效率（整流机组输出的直流电量与输入的交流电量的比值）输入的交流电量的比值）D D、整流机组、整流机组有载调压变压器整流变压器整流柜

10、2 2. .空压站空压站工艺原理：大气中的空气经空气过滤器除去其灰工艺原理：大气中的空气经空气过滤器除去其灰尘及杂质后，洁净的空气进入空气压缩机进行多尘及杂质后，洁净的空气进入空气压缩机进行多级压缩，达到一定的压力后，然后进入干燥机进级压缩，达到一定的压力后，然后进入干燥机进行干燥，干燥后的压缩空气进入压缩空气管网供行干燥，干燥后的压缩空气进入压缩空气管网供用风单位使用。用风单位使用。空压站实物图空压站实物图空压站实物图空压站实物图3 3 3 3. . . .供水系统供水系统供水系统供水系统 工艺原理：水源地工艺原理：水源地铝厂蓄水池铝厂蓄水池由变频泵由变频泵+ +工频泵工频泵供供水母管水母管

11、各用水单位。各用水单位。（二）电解系统（二）电解系统 任务：是生产出合格的铝液。任务：是生产出合格的铝液。任务：是生产出合格的铝液。任务：是生产出合格的铝液。 工艺：冰晶石工艺：冰晶石工艺：冰晶石工艺：冰晶石- -氧化铝熔盐电解法。该工艺是由美国的霍氧化铝熔盐电解法。该工艺是由美国的霍氧化铝熔盐电解法。该工艺是由美国的霍氧化铝熔盐电解法。该工艺是由美国的霍尔和法国的埃鲁尔和法国的埃鲁尔和法国的埃鲁尔和法国的埃鲁18861886年分别申请的世界专利。年分别申请的世界专利。年分别申请的世界专利。年分别申请的世界专利。 主要经济指标：电流效率主要经济指标：电流效率主要经济指标：电流效率主要经济指标：

12、电流效率 、氧化铝单耗、氧化铝单耗 、直流电单耗、直流电单耗 、可比交流电耗可比交流电耗 、阳极毛耗、阳极毛耗 、氟化盐单耗、氟化盐单耗 。 主要设备是：电解槽、多功能机组等。主要设备是：电解槽、多功能机组等。主要设备是：电解槽、多功能机组等。主要设备是：电解槽、多功能机组等。工艺原理：氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，形工艺原理：氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，形成具有良好导电性的均匀熔体，采用碳素材料做成具有良好导电性的均匀熔体，采用碳素材料做阴阳两极，当通入直流电后，即在两极上发生电阴阳两极，当通入直流电后，即在两极上发生电化学反应。在阳极上产生阳极气体，阴极上析出化学反应。在阳极上产生阳极气

13、体，阴极上析出液态铝，用真空抬包周期性从电解槽吸出，送铸液态铝，用真空抬包周期性从电解槽吸出，送铸造分厂铸重熔用铝锭。电化学反应过程中，阳极造分厂铸重熔用铝锭。电化学反应过程中，阳极不断消耗，阳极母线不断下降，要进行阳极更换不断消耗，阳极母线不断下降，要进行阳极更换和母线提升作业，另外通过计算机控制，通过超和母线提升作业，另外通过计算机控制，通过超浓相输送向电解槽定时添加氧化铝，保证生产连浓相输送向电解槽定时添加氧化铝，保证生产连续平稳进行续平稳进行工艺流程：工艺流程：氧化铝 冰晶石 氟化盐 阳极炭块 阳极气体 电解槽 铝液直流电能 载氟氧化铝 送铸造 气体净化废气。电解生产掠影串联式预焙阳极

14、电解槽槽控机铝电解生产主要操作阳极更换阳极更换出铝出铝熄灭阳极效应熄灭阳极效应抬母线抬母线原铝原铝/ /电解质水平测量等电解质水平测量等阳极效应：是阳极效应：是电解过程中发生在阳极上的特殊现象电解过程中发生在阳极上的特殊现象，随着，随着电解质中氧化铝含量的降低，电解质对阳极碳块的湿润电解质中氧化铝含量的降低，电解质对阳极碳块的湿润能力下降，电解反应所产生的气体排不出来，聚集在阳能力下降，电解反应所产生的气体排不出来，聚集在阳极下方，形成气膜，使槽电压急剧上升，俗称阳极效应。极下方，形成气膜，使槽电压急剧上升，俗称阳极效应。阳极效应的利和弊阳极效应的利和弊 利：洁净槽底，规整炉膛，清理阳极底掌，

15、校正利：洁净槽底，规整炉膛，清理阳极底掌，校正Al2O3Al2O3浓度，清洁电解质。浓度，清洁电解质。 弊：浪费大量电耗、人力、物力，严重时烘化炉帮，使弊：浪费大量电耗、人力、物力，严重时烘化炉帮，使系列最大负载值增加。系列最大负载值增加。换极作业换极作业换极作业换极作业出铝作业出铝作业出铝作业出铝作业运铝运铝运铝运铝（三）铸造系统（三）铸造系统主要任务：是企业的加工中心，在这里实现了原主要任务：是企业的加工中心，在这里实现了原铝的成型和品位的调配与确定。铝的成型和品位的调配与确定。经济指标：控制烧损率不大于经济指标：控制烧损率不大于0.6%0.6%工艺流程图工艺流程图工艺流程图工艺流程图原铝

16、出铝包炉 前调包配料精炼搅拌电解槽铝 灰灰渣分选粉尘排放废渣排放打 渣调流控流取样打眼生产清炉扒渣静置打印 接收水冷却堆垛打捆检验入库说明：烟气排放粉尘排放废渣排放 噪声烟气排放噪音原铝检斤原铝检斤原铝检斤原铝检斤原铝入炉原铝入炉原铝入炉原铝入炉搅拌搅拌搅拌搅拌 扒渣扒渣扒渣扒渣打眼打眼打眼打眼控流控流控流控流 打渣打渣打渣打渣一次冷运一次冷运一次冷运一次冷运 打号打号打号打号脱模脱模脱模脱模 二次冷运二次冷运二次冷运二次冷运分检分检分检分检码垛码垛码垛码垛打捆打捆打捆打捆铝锭下线检斤铝锭下线检斤铝锭下线检斤铝锭下线检斤入待验区入待验区入待验区入待验区铝锭堆场铝锭堆场铝锭堆场铝锭堆场销售销售销

17、售销售700Kg700Kg大块锭生产线大块锭生产线大块锭生产线大块锭生产线（四）（四）净化系统净化系统主要任务：负责将电解槽排出的烟气收集净化处主要任务：负责将电解槽排出的烟气收集净化处 理；将氧化铝通过浓相、净化、超浓相系统输送理；将氧化铝通过浓相、净化、超浓相系统输送到电解分厂的每台电解槽。到电解分厂的每台电解槽。氧化铝浓相输送氧化铝浓相输送氧化铝浓相输送氧化铝浓相输送以压力罐为中心，以压缩空气为动力，以压力罐为中心，以压缩空气为动力，以压力罐为中心，以压缩空气为动力，以压力罐为中心，以压缩空气为动力，通过浓相管路实现把氧化铝输送到现场贮仓。通过浓相管路实现把氧化铝输送到现场贮仓。通过浓相

18、管路实现把氧化铝输送到现场贮仓。通过浓相管路实现把氧化铝输送到现场贮仓。氧化铝仓库氧化铝仓库氧化铝仓库氧化铝仓库加料加料加料加料下料下料下料下料浓相输送浓相输送浓相输送浓相输送氧化铝料仓氧化铝料仓氧化铝料仓氧化铝料仓烟气净化系统烟气净化系统烟气净化系统烟气净化系统 烟气净化烟气净化以除尘器为中心，利用电解生产的原料以除尘器为中心，利用电解生产的原料AlAl2 2OO3 3对烟气中对烟气中的有害成分（氟化物）进行吸附（的有害成分（氟化物）进行吸附（ AlAl2 2OO3 3 +6HF=2AlF +6HF=2AlF3 3+3H+3H2 2OO），利），利用用VRIVRI反应器使吸附剂（反应器使吸附

19、剂（ AlAl2 2OO3 3）能够与烟气充分接触，从而达到降）能够与烟气充分接触，从而达到降低烟气中氟化物含量的目的，将含有大量载氟氧化铝的气体送入布低烟气中氟化物含量的目的，将含有大量载氟氧化铝的气体送入布袋除尘器进行气固分离。净化气体经烟囱排入大气，固体载氟氧化袋除尘器进行气固分离。净化气体经烟囱排入大气，固体载氟氧化铝经溜槽、气力提升机送入料仓。铝经溜槽、气力提升机送入料仓。净化系统控制图净化系统控制图净化系统控制图净化系统控制图电解烟管电解烟管电解烟管电解烟管主引风机室主引风机室主引风机室主引风机室VIRVIR反应器反应器反应器反应器袋式除尘器袋式除尘器袋式除尘器袋式除尘器烟气排空烟

20、气排空烟气排空烟气排空超浓相输送系统超浓相输送系统超浓相输送系统超浓相输送系统 超浓相输送系统超浓相输送系统氧化铝在密闭的溜槽内被高压离心氧化铝在密闭的溜槽内被高压离心风机流化后，转变成固气两相流体，具有流体的性质，风机流化后，转变成固气两相流体，具有流体的性质，通过调压阀的控制，溜槽内部形成压力梯度，使流化态通过调压阀的控制，溜槽内部形成压力梯度，使流化态氧化铝在水平溜槽内向前流动，向电解槽内输送氧化铝氧化铝在水平溜槽内向前流动，向电解槽内输送氧化铝作业。作业。超浓相输送超浓相输送超浓相输送超浓相输送（五）阳极组装系统（五）阳极组装系统任务：负责残极处理和阳极组装。任务：负责残极处理和阳极组

21、装。经济指标：磷生铁经济指标：磷生铁 83kg/83kg/组组 交流电单耗交流电单耗 200200千瓦时千瓦时/ /组组工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程 1 1、将残极运至阳极组装分厂，经装卸站挂到积放式输送、将残极运至阳极组装分厂，经装卸站挂到积放式输送机（简称悬链）上，由悬链吊运残极依次通过残极压脱机、机（简称悬链）上，由悬链吊运残极依次通过残极压脱机、磷铁环压脱机、导杆矫直机、钢爪矫直机、钢爪清刷机、磷铁环压脱机、导杆矫直机、钢爪矫直机、钢爪清刷机、导杆清刷机、蘸石墨装置、钢爪烘干机等设备完成残极处导杆清刷机、蘸石墨装置、钢爪烘干机等设备完成残极处理和导杆及钢爪修复等过程后输送到浇铸站准

22、备浇铸。理和导杆及钢爪修复等过程后输送到浇铸站准备浇铸。 2 2、合格的阳极碳块从碳素厂运送至组装分厂碳块库，碳、合格的阳极碳块从碳素厂运送至组装分厂碳块库，碳块库里的堆垛天车把碳块放在板式输送机上，板式输送机块库里的堆垛天车把碳块放在板式输送机上，板式输送机输送碳块到浇铸站准备浇铸。输送碳块到浇铸站准备浇铸。 3 3、中频炉把已经配好的磷生铁熔炼成铁水，利用浇铸机、中频炉把已经配好的磷生铁熔炼成铁水，利用浇铸机运送到浇铸站，导杆组和碳块组啮合好进行浇铸，质量合运送到浇铸站，导杆组和碳块组啮合好进行浇铸，质量合格的阳极组通过悬链输送机运送到装卸站，卸下后运至成格的阳极组通过悬链输送机运送到装卸

23、站，卸下后运至成品库。浇铸质量不合格的阳极组利用残极手动压脱机压脱品库。浇铸质量不合格的阳极组利用残极手动压脱机压脱后导杆循环利用，碳块返回碳素厂。后导杆循环利用，碳块返回碳素厂。 4 4、清理出的极上电解质由破碎系统破碎至、清理出的极上电解质由破碎系统破碎至1mm1mm以下，返以下，返回电解槽使用。经残极压脱机压下的残极作为阳极生产的回电解槽使用。经残极压脱机压下的残极作为阳极生产的配料返回碳素厂。钢爪上磷铁环压脱后再经清理滚筒清理配料返回碳素厂。钢爪上磷铁环压脱后再经清理滚筒清理后返回中频炉循环使用。后返回中频炉循环使用。 生产现场生产现场生产现场生产现场悬链系统控制图悬链系统控制图悬链系

24、统控制图悬链系统控制图电解铝主要指标电解铝主要指标一、工艺技术指标l l电解质水平（上水平）：电解质水平（上水平）：1822cm1822cml l铝水平（下水平）：铝水平（下水平）：2025cm2025cml l分子比：电解质中分子比：电解质中NaFNaF:AlF:AlF3 3，分子比，分子比3 3为为中性，大于中性，大于3 3为为碱碱性，低于性，低于3 3为为酸性，酸性，实际电实际电解生解生产过产过程中一般是程中一般是2.12.52.12.5之之间间，有利于降低，有利于降低电电解解质质初初经经温度温度，有利于降低，有利于降低电电解温度。解温度。l l设设定定电压电压：根据：根据电电解槽解槽实

25、际实际运行情况运行情况设设定一个合理的定一个合理的电压电压值值l l工作工作电压电压：分解（极化）：分解（极化）压压降降+ +阴极阴极压压降降+ +阳极阳极压压降降+ +电电解解质压质压降，工作降，工作电压电压主要根据主要根据设设定定电压电压自自动动或或认为进认为进行行调调整整l l平均平均电压电压：工作：工作电压电压+ +效效应应分分摊电压摊电压+ +无功无功电压电压（黑（黑电压电压）l l此外此外还还有有铝导铝导杆杆电电流分布、炉底流分布、炉底压压降、卡具降、卡具压压降等等。降等等。二、经济技术指标：u电流效率：实际出铝量电流效率：实际出铝量/0.3356g/Ah24h500kA/0.33

26、56g/Ah24h500kAu吨铝直流电单耗：实际用直流电量吨铝直流电单耗：实际用直流电量/ /实际出铝量或实际出铝量或 平均电压平均电压/ /（0.33560.3356电流效率）电流效率）u吨铝交流电单耗：实际用交流电量吨铝交流电单耗：实际用交流电量/ /实际出铝量或实际出铝量或 吨铝直流电单耗吨铝直流电单耗/ /整流效率整流效率u吨铝综合交流电单耗：所有用电量吨铝综合交流电单耗：所有用电量/ /实际出铝量或实际出铝量或 吨铝交流电单耗吨铝交流电单耗+ +动力电单耗动力电单耗u吨铝氧化铝单耗：理论上吨铝氧化铝单耗：理论上1889kg1889kgu吨铝阳极单耗：阳极毛耗、阳极净耗吨铝阳极单耗：阳极毛耗、阳极净耗u吨铝氟化盐单耗：冰晶石、氟化铝吨铝氟化盐单耗：冰晶石、氟化铝