鋁電解生產(chǎn)技術(shù)

前言

有色金屬是重要的基礎(chǔ)原材料，產(chǎn)品種類多，關(guān)聯(lián)度廣，是現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐材料，廣泛應(yīng)用于電力、交通、建筑、機(jī)械、電子信息、航空航天和國(guó)防軍工等領(lǐng)域，在保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)有色金屬工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，十種常用有色金屬總產(chǎn)量已連續(xù)7年居世界第一，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步加快，在國(guó)際同行業(yè)中的地位明顯提高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯著增強(qiáng)。我國(guó)有色金屬工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)站在一個(gè)新的歷史起點(diǎn)上，成為拉動(dòng)世界有色金屬工業(yè)增長(zhǎng)的主導(dǎo)因素，成為推進(jìn)世界有色金屬科技進(jìn)步的重要力量，將對(duì)世界有色金屬工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前，我國(guó)有色金屬工業(yè)正處在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，依靠科技進(jìn)步推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、信息化進(jìn)程加快，對(duì)有色金屬的需求潛力巨大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有良好的前景。今后一個(gè)時(shí)期，我國(guó)有色金屬工業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)思想是：以鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，深入落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，按照保增長(zhǎng)、擴(kuò)內(nèi)需、調(diào)結(jié)構(gòu)的總體要求，以控制總量、淘汰落后、加快技術(shù)改造、推進(jìn)企業(yè)重組為重點(diǎn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)；充分利用境內(nèi)外兩種資源，提高資源保障能力，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和科技創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國(guó)有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

內(nèi)容概要

本書(shū)是有色金屬行業(yè)職業(yè)教育培訓(xùn)規(guī)劃教材之一，是根據(jù)有色金屬企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際、崗位技能要求以及職業(yè)學(xué)校教學(xué)需要編寫(xiě)的，并經(jīng)人力資源和社會(huì)保障部職業(yè)培訓(xùn)教材工作委員會(huì)辦公室組織專家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)。    本書(shū)全面系統(tǒng)且深入淺出地向讀介紹了現(xiàn)代鋁電解生產(chǎn)過(guò)程的各主要環(huán)節(jié)，盡可能追蹤鋁電解技術(shù)發(fā)展前沿和鋁電解生產(chǎn)的最新控制理念、操作管理方法及手段。其基本內(nèi)容包括：鋁電解的基礎(chǔ)知識(shí)，鋁電解原材料及能源，現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽的結(jié)構(gòu)，預(yù)焙鋁電解槽的焙燒、啟動(dòng)與管理，鋁電解槽的常規(guī)操作和測(cè)量，鋁電解的計(jì)算機(jī)控制，預(yù)焙鋁電解槽的病槽及破損槽的防治，鋁電解的電流效率、電能消耗和能量平衡，鋁電解的原料輸送、煙氣凈化及環(huán)境保護(hù)，鋁電解產(chǎn)品質(zhì)量控制及檢測(cè)，鋁及鋁合金的精練和鑄錠以及鋁電解生產(chǎn)指標(biāo)、成本及發(fā)展方向。    本書(shū)可作為鋁電解廠技工、技師及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)教材和自學(xué)參考書(shū)，也可作為職業(yè)?？茖W(xué)校相關(guān)專業(yè)推薦教材及高等院校相關(guān)專業(yè)師生下廠實(shí)習(xí)的參考資料。

書(shū)籍目錄

1 鋁電解的基礎(chǔ)知識(shí)  1.1 鋁的性質(zhì)和用途  1.2 煉鋁方法的發(fā)展歷程  1.3 現(xiàn)代鋁電解的基本原理  1.4 陽(yáng)極效應(yīng)  1.5 鋁電解的電解質(zhì)及其性質(zhì)  1.6 鋁電解的基本流程  復(fù)習(xí)思考題2 鋁電解原材物料及能源  2.1 氧化鋁  2.2 氟化鹽  2.3 預(yù)焙陽(yáng)極  2.4 直流電源  復(fù)習(xí)思考題3 現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽的結(jié)構(gòu)  3.1 大型預(yù)焙槽的陰極結(jié)構(gòu)  3.2 大型預(yù)焙槽的上部結(jié)構(gòu)  3.3 大型預(yù)焙槽的母線結(jié)構(gòu)  3.4 鋁電解車(chē)間及預(yù)焙鋁電解槽的電氣絕緣  復(fù)習(xí)思考題4 預(yù)焙鋁電解槽的焙燒、啟動(dòng)與管理  4.1 預(yù)焙鋁電解槽的預(yù)熱焙燒  4.2 預(yù)焙槽的啟動(dòng)  4.3 鋁電解槽非正常生產(chǎn)期的管理  4.4 鋁電解槽正常生產(chǎn)期的管理  復(fù)習(xí)思考題5 鋁電解槽的常規(guī)操作和測(cè)量  5.1 鋁電解槽的常規(guī)操作  5.2 鋁電解生產(chǎn)中的常規(guī)測(cè)量  復(fù)習(xí)思考題6 鋁電解的計(jì)算機(jī)控制  6.1 鋁電解廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的配置  6.2 鋁電解槽的計(jì)算機(jī)控制  6.3 計(jì)算機(jī)報(bào)表的分析和利用  復(fù)習(xí)思考題7 預(yù)焙鋁電解槽的病槽及陰極破損槽  7.1 病槽的類型及處理  7.2 常見(jiàn)的陰極內(nèi)襯破損現(xiàn)象  7.3 引起內(nèi)襯破損的原因  7.4 破損槽的識(shí)別、維護(hù)和修理  7.5 設(shè)備和操作事故的預(yù)防和處理  7.6 老齡槽的管理及延長(zhǎng)電解槽壽命的措施  7.7 電解槽大修  復(fù)習(xí)思考題8 鋁電解的電流效率、電能消耗和能量平衡  8.1 法拉第電解定律  8.2 鋁電解的電流效率  8.3 電能效率  8.4 鋁電解的能量平衡  8.5 降低鋁電解電能消耗的途徑  復(fù)習(xí)思考題9 鋁電解的原料輸送、煙氣凈化及環(huán)境保護(hù)  9.1 鋁電解的原料輸送  9.2 鋁電解的煙氣凈化  9.3 鋁電解的環(huán)境保護(hù)  復(fù)習(xí)思考題10 鋁電解產(chǎn)品質(zhì)量控制及檢測(cè)  10.1 鋁電解產(chǎn)品的質(zhì)量控制  10.2 鋁電解原料和產(chǎn)品分析  復(fù)習(xí)思考題11 鋁及鋁合金的精練和鑄錠  11.1 配料  11.2 熔煉  11.3 鑄造  11.4 鑄錠產(chǎn)品質(zhì)量  復(fù)習(xí)思考題12 鋁電解生產(chǎn)指標(biāo)、成本及發(fā)展方向  12.1 生產(chǎn)成本及成本構(gòu)成  12.2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)  12.3 鋁電解技術(shù)發(fā)展方向  復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：世界鋁的消費(fèi)量?jī)H次于鋼鐵，約為其他所有有色金屬之和。但鋁很少以純鋁形式進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域，70％以上的鋁是以合金形式消費(fèi)的。因此，現(xiàn)在很多鋁電解廠在盡量延長(zhǎng)自身的產(chǎn)業(yè)鏈，不以單一的原鋁出廠，而是同時(shí)生產(chǎn)合金或合金制品。鋁合金的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是用溶配法（對(duì)摻法），這種方法要先生產(chǎn)出純鋁和純的合金元素。對(duì)于難熔、易燒損或密度與鋁有較大差別的合金元素，為了使配制的合金組成準(zhǔn)確和成分均勻，要先將鋁和這些合金元素配制成中間合金，然后再配制成工作合金。因此，溶配法工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、能耗高、成本貴。于是人們想到能否在鋁電解槽中直接電解出合金來(lái)。二十世紀(jì)七八十年代，國(guó)際上興起電解法生產(chǎn)鋁基合金的研究熱潮，取得了可喜的進(jìn)展。近年來(lái)有些降溫，其原因主要有兩個(gè)方面：一是資源條件，國(guó)外有豐富的優(yōu)質(zhì)三水鋁石資源，加上技術(shù)的進(jìn)步，氧化鋁的能耗和成本大幅度下降；二是鋁電解的技術(shù)和裝備水平迅速提高，在原鋁生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，能耗和成本大幅度降低。國(guó)內(nèi)將電解法生產(chǎn)鋁基合金列為正式研究課題，起始于20世紀(jì)70年代初，這個(gè)領(lǐng)域的研究工作至今方興未艾，其中原因之一也與資源條件有關(guān)。以含硅和鈦的鋁基合金為例（為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將硅和鈦?zhàn)鳛楹辖鹪氐倪@類鋁合金，統(tǒng)稱為鋁硅鈦合金，這類合金在鋁合金中所占比例很大），用溶配法生產(chǎn)這類合金，需要用純鋁、純硅配制成鋁硅中間合金，用純鋁、純鈦配制成鋁鈦中間合金，然后將中間合金溶配成所需牌號(hào)的鋁硅鈦合金。為了獲得純鋁、純硅、純鈦，生產(chǎn)過(guò)程都很復(fù)雜，分別要千方百計(jì)地除去鋁礦中的硅和鈦，除去硅礦中的鋁和鈦，除去鈦礦中鋁和硅，僅生產(chǎn)“鈦，就需消耗4.7000kW/h左右的電、2.5t高鈦渣、1.6t石油焦、6.2t氯氣和1.2t鎂（部分氯氣和鎂可以再生），然后將三種純金屬經(jīng)幾次重熔配制成合金，顯然，流程不盡合理。我國(guó)鋁礦資源特點(diǎn)，從礦物結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，98％以上屬于一水硬鋁石型；從化學(xué)組成來(lái)說(shuō)，多是高硅、高鈦、低鐵。一水硬鋁石活性差，難溶；硅和鈦是氧化鋁生產(chǎn)中最有害的雜質(zhì)。用這種資源生產(chǎn)氧化鋁，無(wú)論礦物結(jié)構(gòu)或化學(xué)組成，都處于劣勢(shì)。如果以這種高硅、高鈦、低鐵的一水硬鋁石為原料，除去鐵等有害雜質(zhì)，保留其中的鋁、硅、鈦，則除鐵成本較低。用除鐵后的鋁土礦粉經(jīng)煅燒和成分調(diào)配，直接電解就可以得到鋁硅鈦合金。我國(guó)鋁礦資源除含有較多的硅和鈦外，還含有稀土、釩、鎵、鋯等稀有元素。在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中，硅、鈦和上述稀有元素都作為工業(yè)廢渣（赤泥）被排除。但在電解法生產(chǎn)鋁硅鈦合金過(guò)程中，上述元素大部分進(jìn)入合金，減少了工業(yè)廢渣的處理量，充分實(shí)現(xiàn)了礦物資源的綜合利用。

編輯推薦

《鋁電解生產(chǎn)技術(shù)》由人力資源和社會(huì)保障部職業(yè)能力建設(shè)司推薦。

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