【正文】 h ）I———電流強(qiáng)度,Aη———電流效率,%t———日工作時間,hQ=106=280100024106=〔t/臺現(xiàn)在鋁工業(yè)上選用NaF／～，電解溫度為9l0～950℃[17]，處在一個平臺上，這是可以理解的。降低電解溫度是一條非常好的途徑，但在各種不同大小和不同形式的電解槽上，各有不同的最佳電解溫度，不能強(qiáng)求一致。惰性陽極和惰性陰極同低溫電解相結(jié)合，則相得益彰。因此，今后唯有同時創(chuàng)造減少熱損失的條件，才有可能在鋁工業(yè)上發(fā)展新型的低極距、低電壓電解槽。這是基本的研究思路[16]。因為鋁的熔點是660℃，要得到液體鋁，電解溫度只要達(dá)到850～900℃即可，大約高出鋁的熔點200℃以上。事前處理程序：對原工藝參數(shù)記錄中鋁中硅含量升降頻繁的槽進(jìn)行以下工藝調(diào)整：～20cm，控制槽溫在946960℃較低的范圍內(nèi)生產(chǎn)，熄滅效應(yīng)持續(xù)時間不能超過4min。高硅槽槽膛大、爐幫薄，不能有效地防止電解質(zhì)水平電流的產(chǎn)生，不能將電解生產(chǎn)的電化學(xué)過程約束在一個規(guī)則空間內(nèi)進(jìn)行，如此等于相對降低了陰極電流密度，直接導(dǎo)致電流效率的下降。該形式的高溫槽較難處理，危害性大，處理時間需4～6天，處理程序為：① ～，脫離槽控系統(tǒng)控制，用完全停料或定時140～180S的方法消耗氧化鋁；②關(guān)注電解質(zhì)的粘度，若流動性太差，則立刻更換部分電解質(zhì)，用低溫液體電解質(zhì)或固體冰晶石補(bǔ)進(jìn)；③ 將氟鹽間隔設(shè)置在30～40min左右，逐步放長氟鹽間隔?？梢圆捎孟率鎏幚沓绦?1)若該槽電解質(zhì)水平不足，將液體電解質(zhì)補(bǔ)到槽中，盡量補(bǔ)到19cm以上(2)加大出鋁量，～：(3) ，采用長NB下料設(shè)置，或長定時下料110120S，拉住運行電壓，脫離槽控系統(tǒng)控制，以防它誤判，采用RC調(diào)整及走過量下料。在預(yù)熱、啟動和啟動后期中的能量消耗，與常規(guī)生產(chǎn)時的能量消耗相比，顯然要多些。在啟動后的第一周末可達(dá)到系列所規(guī)定的下料速度?？刂泣c式下料器的下料量，實現(xiàn)長期的“供料不足”而避免“供料過量”，以達(dá)到一定的陽極效應(yīng)頻率。槽內(nèi)的鋁液是一個良好的熱緩沖體。據(jù)報道，280kA大型預(yù)焙槽在啟動后的前2個月內(nèi)，大約需要補(bǔ)給2t以上氟化鈉(用碳酸鈉)。其主要特征是：(1)在初始時，電解槽槽身的溫度低，尚未達(dá)到熱平衡。對大型電解槽而言，適宜的加鋁時間是在啟動后32h；對于預(yù)熱和啟動良好的電解槽而言，延遲加鋁時間是無害的。這是在固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)的基礎(chǔ)上，添加碳酸鈉而配成的。此時電壓宜低，保持低而穩(wěn)定的電壓可避免或減少陽極碎裂。也有不引發(fā)陽極效應(yīng)，只是逐步提高電壓的。隨后按照槽電壓與陽極電流分配情況，逐漸增大電流。有兩種啟動方式：干式啟動與常規(guī)啟動。此法的固有優(yōu)點是容易控制加熱速度，并使陰極表面均勻加熱。(2)鋁液預(yù)熱 鋁液預(yù)熱法的原理是把鋁液灌注入槽內(nèi)，覆蓋在陰極表面上，與陽極接觸，通電后構(gòu)成電流回路，并產(chǎn)生熱量。陰極炭塊之間的底糊填充縫，在焙燒終了時不應(yīng)冒出來，而且不產(chǎn)生大的裂縫。繼續(xù)通電72h后，結(jié)束焙燒。24h后達(dá)到滿負(fù)荷電流。陽極炭塊要乎整，導(dǎo)桿要與炭塊垂直。(1)炭粒預(yù)熱 用焦粒作發(fā)熱電阻體，這是一種比較通用的預(yù)熱方法。加之相配套的鋁電解槽初晶溫度和過熱度計算機(jī)控制軟件的使用，必然使我國鋁電解槽的技術(shù)工藝、電流效率和能耗指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水。這是當(dāng)代國際最先進(jìn)的電解槽電子計算機(jī)控制技術(shù)。電解質(zhì)溫度增加時，也會使沉淀和槽幫結(jié)殼熔化，電解質(zhì)的初晶溫度上升，這反過來又使過熱度降低和電解槽側(cè)部熱損失減小。參照法國彼斯涅鋁電解的操作經(jīng)驗，如果這種電解槽的平均過熱度能降低到8～9℃，其電流效率有可能上一個臺階。因此，最佳的電解質(zhì)過熱度必須由實踐加以確定。然而過低的電解溫度容易在槽底產(chǎn)生沉淀和造成槽膛不規(guī)整，因而會引發(fā)槽子不穩(wěn)定。在我國電解鋁廠中，直習(xí)慣于用傳統(tǒng)的低溫、低分子比來提高電流效率的方式組織生產(chǎn)。目前，國際上電解鋁廠電流效率最高的電解槽當(dāng)屬Pechiney在加拿大魁北克的325kA電解槽系列，該電解槽系列年平均電流效率為96．0％，電耗13．0kWh／kg這意味著，同樣大小電解槽在其它技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不變的情況下，以陽極電流密度0．7A／cm2與0．8 A／cm2相比，后者電解槽的產(chǎn)量比前者高14％，這無疑使鋁電解生產(chǎn)的成本大大降低。在這些質(zhì)量指標(biāo)中，有些具有相關(guān)性，如電導(dǎo)率和導(dǎo)熱系數(shù)之間就有很強(qiáng)的相關(guān)性，這是所有固體導(dǎo)電材料固有的特性。誠然這些措施對電解槽的壽命改善有好處，但它們并不是提高我國鋁電解槽壽命的根本措施。盡管焦粒焙燒并不是屬于我國自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)，但對我國電解鋁廠應(yīng)該是一個技術(shù)上的進(jìn)步。電解鋁行業(yè)處于高速發(fā)展成長期階段，行業(yè)優(yōu)勝劣汰，行業(yè)集中度不斷提升。中國依然是全球電解鋁增產(chǎn)的主動力，%，中國產(chǎn)量的變化趨勢對全球電解鋁供應(yīng)起到了決定性的作用[5]。電解鋁的生產(chǎn)成本價在15000元/噸17500元/噸，而電解鋁的價格僅為13400元/噸，行業(yè)虧損嚴(yán)重。中國300KA級的特大型預(yù)焙鋁電解槽投入工業(yè)應(yīng)用的時間短。多數(shù)在大負(fù)荷、小電網(wǎng)環(huán)境下運行，安全隱患多。有鋁的氧化物與冰晶石（3NaF 在含礦巖系中共生有半軟質(zhì)粘土、硬質(zhì)粘土、鐵礦和硫鐵礦。有關(guān)部門根據(jù)已有地質(zhì)條件和成礦條件分析，我國鋁土礦資源總量預(yù)計可達(dá)50億t。擠壓、擠壓與拉拔結(jié)合生產(chǎn)的無縫管可與機(jī)械制造的有縫管和焊接管相匹敵。耐用消費品: 家用電器 由于鋁制品質(zhì)量輕、外觀美觀、具有對各種形式加工的適應(yīng)性以及便宜的制造加工費用，因此鋁廣泛應(yīng)用于家用器具中，質(zhì)輕是它重要的特性，可適應(yīng)于真空吸塵器、電熨斗、便?式洗碟機(jī)及食品加工機(jī)與攪拌器的要求。每臺汽車的典型鋁用量約70kg(150lb)，此數(shù)可望急劇增加，因為普遍的節(jié)省燃料的要求迫使如此，而且人們還不斷強(qiáng)調(diào)回收鋁的重要性。鋁也普遍用于橋梁結(jié)構(gòu)上，特別是長墩距橋梁或活動橋梁的平衡裝置和升橋的施工中。2001年約有220家營業(yè)中鋁材廠，其中大瀝鎮(zhèn)占151家。中國2001年回收廢鋁總計918,000。但進(jìn)入90年代后，特別是90年代后期，交通運輸業(yè)開始占據(jù)主導(dǎo)地位。 然而，鋁合金的回收及再生又是一項十分復(fù)雜的技術(shù)工作，各種鋁制品使用范圍寬廣，使用分散，如何回收集中、分類，再來實現(xiàn)再生加工等均是十分繁雜龐大的工程。如何利用再生問題十分迫切。1997年世界鋁的生產(chǎn)量和使用量分別達(dá)到2200萬噸及2300萬噸?；谄浠瘜W(xué)抗藥性，鋁特別適合用在化學(xué)藥品制造和儲運的構(gòu)件上，鋁對氧的親合力很高，故也大量用于鋼和鐵的除氧劑。由于鋁的化學(xué)性質(zhì)好，所以取代了很多原料既有用途，如飲料罐和建材，美國鋁的最大消耗是發(fā)生在制罐和饈業(yè)，約占全美用量的28%，接著是運輸業(yè)約19%，再來是房屋和建筑業(yè)約18%。黏土狀的鋁土礦是鋁的重要來源，鋁土礦含有5060%的氧化鋁，制造一磅鋁約需要10千瓦的小時的電力，因此廉價的電對煉鋁工業(yè)非常重要。 可鍛性: 鋁合金可以鍛造成形狀與品種繁多的鍛件，它們的最終部件鍛造設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的選擇范圍(基於預(yù)定的用途)是很寬的。 一些鋁合金在強(qiáng)度上超過結(jié)構(gòu)鋼材，但是純鋁及某些鋁合金的強(qiáng)度和硬度極低。鋁由於它的優(yōu)良電導(dǎo)率而常被選用。近一個世紀(jì)的歷史進(jìn)程中，鋁的產(chǎn)量急劇上升，到了20世紀(jì)60年代，鋁在全世界有色金屬產(chǎn)量上超過了銅而位居首位，這時的鋁已不單屬于皇家貴族所有，它的用途涉及到許多領(lǐng)域，大至國防、航天、電力、通訊等，小到鍋碗瓢盆等生活用品。關(guān)鍵詞：鋁，電解槽，能量平衡，設(shè)計 Aluminum Plant Design of Annual Output 150,000 Tons Aluminum Speciality: metallurgical engineeringStudent: Wang Peng Instructor: Dang Xiao EDesign DescriptionChina is the world39。 此外還有兩個輔助環(huán)節(jié)：炭素電極制造和氟鹽生產(chǎn)。這時的鋁十分珍貴，據(jù)說在一次宴會上，法國皇帝拿破侖第三獨自用鋁制的刀叉，而其他人都用銀制的餐具。 鋁的表面具有高度的反射性。鋁無毒性，通常用於制造盛食品和飲料的容器。特定的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、可延展性和相應(yīng)的加工硬化率支配著允許變形量的變化。而常用鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電度約為銅的61%，鋁也有很高的導(dǎo)熱度，為銀的一半，純鋁熔點攝氏660度。鋁的供應(yīng)來源除了新鋁外，回收鋁也占有很高的比例，回收鋁又分為舊料回收（主要來源是飲料罐和汽車廢件）、新料回收（加式過程中的鋁屑）兩種。黏土狀的鋁土礦是鋁的重要來源，鋁土礦含有5060%的氧化鋁，制造一磅鋁約需要10千瓦的小時的電力，因此廉價的電對煉鋁工業(yè)非常重要。由于鋁的化學(xué)性質(zhì)好，所以取代了很多原料既有用途，如飲料罐和建材，美國鋁的最大消耗是發(fā)生在制罐和饈業(yè)，約占全美用量的28%，接著是運輸業(yè)約19%，再來是房屋和建筑業(yè)約18%。隨著產(chǎn)量、使用量的增加，廢棄鋁制品量也越來越大。再生鋁在主要發(fā)達(dá)國鋁的生產(chǎn)中地位日益突出。但是，在一些環(huán)措施與工藝技術(shù)水平上，即使是新格公司的水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，但也仍然屬于國外八十年代的水平，至于一些規(guī)模小、產(chǎn)量低、環(huán)保措施不力的企業(yè)還是占大多數(shù)，技術(shù)改造和環(huán)保設(shè)施在落實上可以說是困難重重。目前年銷售量大約50億只/年。有些廢鋁經(jīng)過熔煉加工后做成各種型材、摩托車配件如輪箍、發(fā)動機(jī)配件等返銷國外。 鋁的用途鋁廣泛的應(yīng)用于各種建筑中，如橋梁、塔樓和儲罐等。包裝業(yè)產(chǎn)品包括家用包裝材料、軟包裝和食品容器、瓶蓋、軟管、飲料罐與食品罐。海上應(yīng)用 鋁普及于各種各樣的海上應(yīng)用中，包括船舶的主要受力構(gòu)件如船體與艙面室，以及其它應(yīng)用如煙囪外殼、艙蓋、窗框、空氣出口、舷梯、信道、船尾、甲板、通風(fēng)設(shè)備、船用家具、以鋁代用的五金器材、燃料罐及面表光亮的平整件。擠壓件其是擠壓固體金屬通過開孔模而生產(chǎn)出來的?！　?jù)美國礦業(yè)局《Mineral Commodity Summaries》1996年資料，全世界鋁土礦儲量為230億t，儲量基礎(chǔ)為280億t，其中鋁土礦資源比較豐富的國家有：澳大利亞(儲量基礎(chǔ)79億t)、幾內(nèi)亞(儲量基礎(chǔ)59億t)、巴西(儲量基礎(chǔ)29億t)、牙買加(儲量基礎(chǔ)20億t)、印度(儲量基礎(chǔ)12億t)、匈牙利(儲量基礎(chǔ)9億t)?！　∥覈X土礦的另一個不利因素是適合露采的鋁土礦礦床不多，據(jù)統(tǒng)計只占全國總儲量的34%。 我國鋁土礦儲量分布我國鋁土礦分布高度集中，山西、貴州、河南和廣西四個省(區(qū))%(%、%、%、%)，其余擁有鋁土礦的15個省、自治區(qū)、%?！　∩綎|的鋁土礦主要分布在淄博、新泰、洪山等縣境內(nèi)，其探明鋁土礦儲量占全國總儲量的3%。大容量電解槽的開發(fā)，使中國鋁電解技術(shù)總體上達(dá)到了國際先進(jìn)水平，電解鋁工業(yè)的面貌發(fā)生了根本的改變。導(dǎo)致這些問題的深層次原因是，中國尚缺乏對鋁電解槽破損（常稱為陰極破損）機(jī)理與規(guī)律的深入掌握及在此基礎(chǔ)上的“精細(xì)設(shè)計”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施。電解鋁需求增速放緩，受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，來自房地產(chǎn)和汽車行業(yè)的需求增速大幅下滑，而來自于電力設(shè)備行業(yè)的需求仍保持快速增長，包裝行業(yè)對電解鋁的需求量保持穩(wěn)定，2008年電解鋁需求增速在10%左右。2006年全球電解鋁產(chǎn)量達(dá)到3380萬噸。生產(chǎn)機(jī)器電解鋁上游行業(yè)氧化鋁產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)鏈向電解鋁行業(yè)延伸，成為電解鋁產(chǎn)能增長的主要動力。對鋁電解生產(chǎn)來說，影響鋁電解槽壽命的原因是多方面的：有電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，有電解槽內(nèi)襯材料選擇與內(nèi)村材料的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，有筑爐方法的問題，有筑爐質(zhì)量的問題，也有電解槽焙燒啟動的方式、方法問題，更有電解槽早期技術(shù)管理和正常情況下電解工藝的選擇與操作問題。就我國電解鋁廠而言，電解槽內(nèi)襯材料的選擇和內(nèi)襯材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、筑爐方法、筑爐質(zhì)量，以及電解槽啟動后的早期技術(shù)管理、正常的工藝技術(shù)操作等方面都存在不同程度的問題，都對電解槽的壽命有影響。由于供應(yīng)的多渠道和質(zhì)量檢測手段落后、不完善，檢測技術(shù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和國際不接軌，缺乏對原材料性能、結(jié)構(gòu)和成份進(jìn)行配料等方面的工藝和技術(shù)研究，是造成陽極質(zhì)量差的根本原因。這些優(yōu)點是鋁電解槽提高電流效率、降低電能消耗的基本保障。因此提高鋁電解槽的電流效率基本上有4種方法：①減少鋁液和電解質(zhì)熔體的攪動，即增加鋁液鏡面動力學(xué)的穩(wěn)定性；②提高鋁電解槽的陰極電流密度和盡量降低除陽極底掌以下面積之外的陰極鋁液面積相對陽極底掌面積的比率，如，減少電解槽陽極到邊部的距離，或在相同的大面和小面寬度下采用更大電流強(qiáng)度的電解槽。令人驚奇的是這么高的電流效率是在973℃(325kA槽)、963℃(500kA槽)以及過熱度6．8℃(325kA槽)、9．7℃(500kA槽)的技術(shù)條件下取得的。加拿大鋁冶金專家Utigard從鋁和電解質(zhì)的表面張力、電導(dǎo)、相圖、過熱度、電解質(zhì)成份的穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等各方面，綜合分析并得出了使電解槽實現(xiàn)穩(wěn)定的基本技術(shù)條件是，電解質(zhì)溫度應(yīng)不低于955℃，對于添加有LiF的電解質(zhì)的電解溫度應(yīng)不低于940℃。而最近Solheim研究指出，較低的過熱度可以在鋁陰極表面沉積一層冰晶石殼膜，因而可阻止鋁的溶解損失，提高電解槽的電流效率。我國電解鋁廠目前也開始對這一技術(shù)問題加以重視。電解槽中添加AlF3對電解槽直接或間接的影響是使電解質(zhì)的初晶溫度降低，過熱度升高。計算機(jī)控制軟件所監(jiān)控的目標(biāo)有3個，初晶溫度下限、初晶溫度上限和過熱度。儀器數(shù)據(jù)處理軟件會對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速運算處理，并在極短的時間內(nèi)(數(shù)秒鐘)將數(shù)據(jù)處理完畢，然后將測量結(jié)果以數(shù)字形式顯示在儀表盤的顯示器上。新槽包括大修理之后的電解槽。此焦粒是焙燒過的。兩排陽極炭塊之間的中縫帶的陰極也要充分預(yù)熱，所以特意采用長炭塊。槽電壓上升。觀察陰極的表面狀況。底糊的膨脹和收縮行為與溫度和加熱速度有關(guān)。此法的缺點是鋁液先進(jìn)入陰極裂縫中，影響槽壽命。燃料預(yù)熱法的優(yōu)點是可以節(jié)省電能，我國首創(chuàng)的槽外焙燒自焙陽極的方法，可說是一種新的燃料焙燒法。用耐火氈墊覆蓋在相鄰的兩排陽極上面，其目的是防止陽極被空氣氧化。最后把陽極直接擰緊在母線大梁上，稍稍提高陽極，以升高電壓。啟動時所用的液體電解質(zhì)，它的溫度應(yīng)該盡可能高些，接近1100℃，它的數(shù)量取決于電解槽的容量大小，最好多準(zhǔn)備些。臨熄滅效應(yīng)前，要清除浮起來的炭粉和炭粒。用堿性電解質(zhì)啟動的主要優(yōu)點