电解铝厂生产工艺流程简介
一、铝的性质及用途
二、电解生产原材料及原理简介 三、主要生产系统及其工艺
一、铝的性质与用途
1.铝的性质 铝的密度在常温下为2.7（液态时为2.3），是铜和铁的三分之 一，其熔点为660℃左右。 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 力。 铝是一种良好的导电材料。 铝具有良好的导热和反光性能。 铝具有良好的延展性和可塑性。 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， 又可显著提高其机械性能。
3、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 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85%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 比。正常生产过程中，电解质的分子比一般保持在2.4左右， 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 产过程中是有一定损耗的。 • 冰晶石在熔点处的密度为2.112g/㎝3
氧化铝浓相输送—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。
氧化铝仓库
加料
下料
浓相输送
氧化铝料仓
烟气净化系统
• 烟气净化——以除尘器为中心，利用电解生产的原料Al2O3对烟气中
的有害成分（氟化物）进行吸附（ Al2O3 +6HF=2AlF3+3H2O），利 用VRI反应器使吸附剂（ Al2O3）能够与烟气充分接触，从而达到降
二、电解生产原材料及原理简介
1.铝电解生产所用的原材料大致分三类：
原料－氧化铝：熔点为2050℃、沸点为3000 ℃，它的流动 性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔体中。
熔剂――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） 阳极材料――预焙炭块
2、电解生产原理
• 现代铝工业生产，普遍采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。 它的主要设备是铝电解槽。 • 化学反应式：2Al2O3(溶解的)+3C（固）＝4Al（液）+3CO2
换极作业
出铝作业
运铝
（三）铸造系统
• 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。
• 经济指标：控制烧损率不大于0.6%
工艺流程图
烟气排放
原铝出铝包 炉 前 调包配料 精炼搅拌
电解槽 打 渣 ﹌噪音 打印 接收 调流控流
铝 灰
灰渣分选 取样打眼生产
★
粉尘排放■废渣排放
空压站实物图
3.供水系统
• 工艺原理：水源地→铝厂蓄水池→由变频泵+工频泵→供 水母管→各用水单位。
（二）电解系统
• 任务：是生产出合格的铝液。 • 工艺：冰晶石-氧化铝熔盐电解法。该工艺是由美国的霍 尔和法国的埃鲁1886年分别申请的世界专利。 • 主要经济指标：电流效率 、氧化铝单耗 、直流电单耗 、 可比交流电耗 、阳极毛耗 、氟化盐单耗 。 • 主要设备是：电解槽、多功能机组等。
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 铝经溜槽、气力提升机送入料仓。
净化系统控制图
电解烟管
主引风机室
VIR反应器
袋式除尘器
烟气排空
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 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 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。
110KV或 220KV 10KV动力电
C、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）
D、整流机组
整流柜
整流变压器
有载调压变压器
2.空压站
• 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 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 用风单位使用。
• 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。 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。
• 通入直流电的目的：一方面是利用它的热能将冰晶石熔化 呈熔融状态，并保持恒定的电解温度；另一方面是要实现 电化学反应。
生产现场
悬链系统控制图
电解铝主要指标
一、工艺技术指标
电解质水平（上水平）：18~22cm 铝水平（下水平）：20~25cm 分子比：电解质中NaF:AlF3，分子比3为中性，大于3为碱 性，低于3为酸性，实际电解生产过程中一般是2.1~2.5之 间，有利于降低电解质初经温度，有利于降低电解温度。 设定电压：根据电解槽实际运行情况设定一个合理的电压 值 工作电压：分解（极化）压降+阴极压降+阳极压降+电解 质压降，工作电压主要根据设定电压自动或认为进行调整 平均电压：工作电压+效应分摊电压+无功电压（黑电压） 此外还有铝导杆电流分布、炉底压降、卡具压降等等。
• • • • •
2.铝的用途 可做轻型结构材料 如：汽车、国防工业、宇宙、航天工业。 建筑工业材料 如：铝合金型材。 电气工业材料 制造电线、电缆、电容器、整流器、母线。 耐腐蚀材料 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。 食品包装材料 仓库储槽、容缸、食品罐头盒子、零用包 装铝箔。
二、经济技术指标：
电流效率：实际出铝量 /0.3356g/A· h×24h×500kA 吨铝直流电单耗：实际用直流电量/实际出铝量或 平均电压/（0.3356×电流效率） 吨铝交流电单耗：实际用交流电量/实际出铝量或 吨铝直流电单耗/整流效率 吨铝综合交流电单耗：所有用电量/实际出铝量或 吨铝交流电单耗+动力电单耗 吨铝氧化铝单耗：理论上1889kg 吨铝阳极单耗：阳极毛耗、阳极净耗 吨铝氟化盐单耗：冰晶石、氟化铝
氧化铝
冰晶石
氟化盐
阳极炭块
电解槽 废气 阳极气体 铝液 气体净化
直流电能
送铸造
载氟氧化铝
电解生产掠影
•。
串联式预焙阳极电解槽
槽控机
铝电解生产主要操作
• • • • • 阳极更换 出铝 熄灭阳极效应 抬母线 原铝/电解质水平测量等
阳极效应：是电解过程中发生在阳极上的特殊现象，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。 阳极效应的利和弊 • 利：洁净槽底，规整炉膛，清理阳极底掌，校正Al2O3 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 系列最大负载值增加。
• 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 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 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 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 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 • 工艺流程：
（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 （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。
1.整流系统 A、工艺流程：由电厂来的110kV、220kV电压经动力变压
器，变为铝厂所需的10kV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 以供电解铝的需要。 B、工艺流程图
清炉扒渣静置
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
原铝检斤
原铝入炉
搅拌 扒渣
打眼
控流 打渣
一次冷运 打号
脱模 二次冷运
分检
码垛
打捆
铝锭下700Kg大块锭生产线
（四）净化系统
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 到电解分厂的每台电解槽。
超浓相输送
（五）阳极组装系统
• 任务：负责残极处理和阳极组装。 • 经济指标：磷生铁≤83kg/组 交流电单耗≤200千瓦时/组
工艺流程
• 1、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、 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 理和导杆及钢爪修复等过程后输送到浇铸站准备浇铸。 • 2、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 输送碳块到浇铸站准备浇铸。 • 3、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 格的阳极组通过悬链输送机运送到装卸站，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 后导杆循环利用，碳块返回碳素厂。 • 4、清理出的极上电解质由破碎系统破碎至1mm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 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。
三、主要生产系统及其工艺
• • • • • 动力系统 电解系统 铸造系统 净化系统 阳极组装系统
各生产系统之间的关系