【正文】 3 3eˉ=Al。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽(yáng)極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950℃970℃下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解。當(dāng)今世界鋁工業(yè)被迫向電力充裕廉價(jià)的地區(qū)轉(zhuǎn)移，向鋁土礦資源豐富區(qū)域和發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。日本鋁工業(yè)的衰落，除資源貧乏之外，最主要的是能源短缺。雖然日本是鋁的消費(fèi)大國(guó)，但鋁產(chǎn)量卻一直下降。（3）電解鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)向著高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽和低污染的方向加快進(jìn)步西方國(guó)家先進(jìn)電解鋁技術(shù)的發(fā)展，體現(xiàn)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性上：a、槽型大，電流強(qiáng)度達(dá)到300kA以上；b、電流效率高，一般達(dá)到94%95%，個(gè)別企業(yè)已經(jīng)提高到96%；c、噸鋁直流電耗低，一般為1320013400kWh，個(gè)別企業(yè)已經(jīng)降低到13000kWh。擴(kuò)大產(chǎn)能的目的是節(jié)約成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。如加拿大鋁業(yè)公司投資19億美元正在建設(shè)的阿爾瑪 （Alma）鋁廠，年產(chǎn)能40萬(wàn)噸；2001年6月，由比利頓（Billiton）礦業(yè)公司控股的莫桑比克鋁冶煉公司，；法國(guó)普基鋁業(yè)公司計(jì)劃在委內(nèi)瑞拉建設(shè)一個(gè)年產(chǎn)能達(dá)46萬(wàn)噸的電解鋁廠；幾內(nèi)亞擬在未來(lái)45年內(nèi)投資25億美元新建一個(gè)年產(chǎn)能達(dá)30 萬(wàn)噸的電解鋁廠及相關(guān)項(xiàng)目。 鋁電解工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)（1）世界鋁工業(yè)的組織結(jié)構(gòu)日趨規(guī)?；⒓瘓F(tuán)化、國(guó)際化目前世界上新建鋁企業(yè)的規(guī)模都比較大。為了大幅度提高電解法能量效率和減少二氧化碳排放量, 國(guó)外開展力求降低陰陽(yáng)極之間電壓降的工業(yè)試驗(yàn), 采用炭陽(yáng)極開溝槽、 TiB2可濕潤(rùn)陰極、 惰性陽(yáng)極、 導(dǎo)流式或雙極多室式新型結(jié)構(gòu)電解槽等新工藝新技術(shù)新材料新設(shè)備。對(duì)鋁電解產(chǎn)生的廢渣、 廢槽襯等廢物料實(shí)行有價(jià)成分再生回收并循環(huán)利用, 或?qū)ζ渥鰺o(wú)害化處理, 減輕鋁電解工業(yè)廢物對(duì)環(huán)境污染。表12 彼斯涅AP30—AP50電解槽發(fā)展過程中的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表開發(fā)應(yīng)用抗熔體滲透的槽襯耐火材料、 熱電偶套管、 優(yōu)質(zhì)炭素陰陽(yáng)極、 可濕潤(rùn)陰極和惰性陽(yáng)極等新型材料。在高電流密度、 高槽電壓、 高電解溫度條件下, 通過槽電壓、 分子比和過熱度的軟件程序控制技術(shù), 實(shí)現(xiàn)電解槽的能量平衡、 物料平衡和液固相平衡, 即過熱度和爐幫伸腿構(gòu)成的固相電解質(zhì)槽膛內(nèi)型穩(wěn)定合理。應(yīng)用了半連續(xù)傳感器實(shí)時(shí)在線檢測(cè)控制溫度、 過熱度、 分子比、 熔體高度和氧化鋁濃度。國(guó)外鋁電解的數(shù)學(xué)模型、 傳感器、 控制和新材料等功能化技術(shù)水平較高。h/t(Al), 槽壽命達(dá)2000天。從AP電解系列技術(shù)中不難看出其具有如下幾個(gè)特點(diǎn):(1)陽(yáng)極電流密度較高, A/cm2以上, 單位陰極面積產(chǎn)能大。表12為彼斯涅AP30—AP50電解槽發(fā)展過程中的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 最先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)電流效率可達(dá)96%, 電耗略低于13000 kW國(guó)外大容量(300 KA以上) A/cm2以上, 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo): 電流效率93%~95%, 直流電耗13000~13500 kW目前正在開發(fā)450~500 KA電解槽, 預(yù)計(jì)將開展RA500電解槽試驗(yàn)。該系列是在原300 KA電解槽技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的第二代超大型電解槽, 該槽日產(chǎn)量3 t, 電流效率94%, 電耗13800 kW繼法國(guó)AP18和AP30型電解槽技術(shù)后, AP50技術(shù)已問世。 第一章 概述 鋁電解工業(yè)現(xiàn)狀 目前, 電解鋁工業(yè)仍以改善和提高霍爾埃魯法電解槽技術(shù)水平為主, 著力于節(jié)能減排, 降低能耗、 物耗和原鋁成本, 在從源頭上就減少氣固廢物料污染的同時(shí), 加強(qiáng)廢物料廢鋁的無(wú)害化和資源化處理, 實(shí)現(xiàn)資源再生和循環(huán)利用, 進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和擴(kuò)大產(chǎn)品種類。現(xiàn)代化預(yù)焙電解槽的電流強(qiáng)度繼續(xù)向超大型化發(fā)展。最近, 俄羅斯鋁業(yè)啟動(dòng)了電流強(qiáng)度為400 KA的RA400槽型電解槽系列兩條。h/t, 減少33%污染物。600~740 KA超大容量電解槽也在開發(fā)研究中。h/t(Al)。h/t(Al)。法國(guó)彼斯涅AP系列電解技術(shù)被公認(rèn)為代表當(dāng)今國(guó)際領(lǐng)先水平。(2)槽電壓和電解穩(wěn)定性均較高, 電解質(zhì)過熱度都較低, 不超過10℃, 槽膛內(nèi)形中爐幫和伸腿的固相結(jié)殼厚度穩(wěn)定合理, 因此電流效率高, 可達(dá)95%~96%, 電耗可低到13000 kW(3)分子比、 氧化鋁和陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)低, 說(shuō)明其設(shè)計(jì)操作和控制技術(shù)水平高。采用的物理場(chǎng)數(shù)學(xué)模型精確有效, 電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量高, 槽電解運(yùn)行穩(wěn)定性好, 電流效率可達(dá)95%~96%?？刂扑较冗M(jìn), 控制效應(yīng)系數(shù)向零目標(biāo)發(fā)展。這樣不僅電流效率高、 炭耗低, 而且電解槽壽命長(zhǎng)。優(yōu)化電解質(zhì)組成, 降低電解質(zhì)電壓降和提高電流效率。 kg/t(Al)水平。對(duì)于可望替代現(xiàn)有霍爾埃魯特電解法的一些煉鋁新工藝方法, 如炭熱還原法、 氯化鋁雙極多室電解法等長(zhǎng)遠(yuǎn)課題還在繼續(xù)進(jìn)行研究。西方新建或改造電解鋁的起步規(guī)模平均在2550萬(wàn)噸之間。年產(chǎn)50萬(wàn)噸電解鋁的海灣巴林鋁廠擬擴(kuò)產(chǎn)到70萬(wàn)噸規(guī)模。（2）鋁電解槽日趨大型化或超大型化，其科技含量、智能化程度越來(lái)越高冰晶石氧化鋁電解法發(fā)明110多年來(lái)，電解槽設(shè)計(jì)逐漸合理，容量大幅度增加，其科技含量、智能化程度越來(lái)越高，發(fā)展大型或超大型高效率、智能化的鋁電解槽已經(jīng)成為當(dāng)今電解鋁企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志和趨勢(shì)，世界鋁電解工業(yè)的技術(shù)及裝備水平已經(jīng)有了很大提高，在生產(chǎn)規(guī)模、電解槽容量、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)械化和自動(dòng)化 程度以及煙氣治理等方面都有了較大的進(jìn)步變化。（4）世界鋁工業(yè)向電力充裕廉價(jià)、鋁土礦資源豐富的地區(qū)轉(zhuǎn)移目前，世界原鋁生產(chǎn)成本中電費(fèi)占據(jù)相當(dāng)大的比重，因此，如何降低發(fā)電成本和電價(jià)，降低原鋁生產(chǎn)電耗，是工業(yè)生存和發(fā)展的重要研究課題。日本現(xiàn)在主要靠在海外投資來(lái)獲取金屬鋁，仍保持人均年耗鋁28kg的高水平。日本鋁工業(yè)的興衰發(fā)人深思，電價(jià)漸漸變成左右鋁工業(yè)發(fā)展的制約因素。 第二章 鋁電解工藝 鋁電解工藝流程：現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石—氧化鋁融鹽電解法?；瘜W(xué)反應(yīng)主要通過這個(gè)方程進(jìn)行：2Al2O3==4Al 3O2。陽(yáng)極產(chǎn)物主要是二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w，其中含有一定量的氟化氫等有害氣體和固體粉塵。陰極產(chǎn)物是鋁液，鋁液通過真空抬包從槽內(nèi)抽出，送往鑄造車間，在保溫爐內(nèi)經(jīng)凈化澄清后。 　　陽(yáng)極：2O2ˉ4eˉ=O2↑ 　　陰極:Al3+ +3eˉ=Al 其生產(chǎn)