电解铝厂工艺讲义

电解铝厂工艺

培训讲义

2004年1月10日

电解铝行业发展

在目前已经发现的108种化学元素中，金属就占85中，通常把这些金属元素分为黑色和有色金属两大类。除了铁、锰、铬属黑色金属外，其余均为有色金属。对于这些有色金属，按其某些特性又可分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、半金属等，其中铝是有色轻金属类的一种金属。

自然界中铝的储藏量极为丰富，其含量约占地壳重量的8%，仅次于氧（49.1%）和硅（26%），居第三位。几乎是地壳中全部金属含量的三分之一。然而，铝的化学性质十分活波，故在自然界中从没有发现过元素状态的金属铝，有的却都是铝的化合物，约有250多种矿物。其中最常见的硅酸盐族，以及他它们的风化产物粘土，还有水化合物，例如铝土矿，这是目前炼铝的主要原料，尽管自然界中铝的分布和储量如此丰富，但对于它的提取却比铜大约晚了二千年，直到十九世纪初它才被制取出来。

那么铝的历史又是怎样发展的呢？它首先是用化学法制取，以后发展为融盐电解法。

1、化学法炼铝

，首1825年丹麦的厄尔施泰首先用钾汞还原无水氯化铝（ALCI3）

次得到铝的金属粉末，二十年后，德国的韦勒只用钾代替钾贡还原无水氯化铝也得到了铝的灰色粉末。化学反映式：

AL+K-Hg=AL+KCI+HgCI2

ALCI3+3K=AL+3KCI

NaCI.ALCI3+3Na=AL+4NaCI

当时在法国巴黎附近建立了用钠来还原氯化钠氯化铝复盐的制铝工厂。1865年俄国的别克托夫提议用镁还原冰晶石来生产铝，这种方法后来在的国盖墨林概根铝镁工厂采用了。反应是：2Na3ALF6+3Mg=3NaMgF3+2AL +3NaF

在化学法制率阶段里，尽管后来采用了钠、镁作还原剂，但由于当时生产规模有限，还原剂又非常昂贵，因此生产量不大，整个化学法制铝才20吨。当时对铝有“泥土中的银子”之称。直到1888年采用电解法炼铝后，铝工业生产才能获得了新生。

2、电解发炼铝

电解法炼铝的试验，早在用化学法制铝的同时，就已经开始了，1807年至1854年英国的戴维和德国的本生及法国的特维耳多次做试验因当时的能源问题没有成功，等1867年发明了发电机，并在1880年加以改进后，实现了三相交流输电，有了充实的电力，这才给实现工业性电解法炼铝提供了前提条件。1886年美国的霍尔、法国的埃鲁不约而同的分别向各自的政府申请了冰晶石—氧化铝熔盐电解法的专利获得批准。这就是后人称呼的霍尔—埃鲁法。

1888年首先在美国匹兹堡利用霍尔—埃鲁法电解槽；1923年发明了侧插阳极棒自焙电解槽，当时受到很大限制，同时环境污染也很严重。1950年以后，开始研究上插阳极棒连续自焙阳极电解槽。我

国早1964年之1968年先后建立了两个上插阳极棒连续自焙阳极电解槽铝电解厂。

世界再生铝行业是世界铝工业的必要组成部分，是世界铝工业可持续发展的不可缺少的资源，是有着巨大市场潜力和发展前景的行业。再生铝有着电解铝所不具备的优势，每吨再生铝和每吨电解铝相比节省能源达95％，CO2和有害排放物大大减少，有利于环保。铝又是一种完全可以回收再生，并且品质不会降低的金属。铝金属重量轻，在汽车工业的应用日益受到重视，欧美国家的汽车公司，如美国通用汽车公司、福特汽车公司和德国大众汽车公司、宝马汽车公司都在强化和开发铝部件在汽车上的应用，全铝汽车已经成功研制出来，其减轻汽车自重、节省燃料、有利环保的优势令人瞩目。

美国2001年用铝废料生产的再生铝为298.2万吨，超过了原铝的产量。2001年美国回收的铝饮料罐占总产量的55.4％，回收铝75.5万吨。美国铝业公司已经确立了新的废铝回收目标，到2002年，美铝的铝产品要有50％用回收的废铝生产。

巴西于1990年开始生产铝饮料罐，现在年产铝罐能力达到102亿只，1991年开始回收铝饮料罐。南美三个大国——巴西、阿根廷和智利的铝饮料生产中心设在巴西，也是南美地区现在消费铝饮料罐最多的国家。2001年，上述三国共消费118亿只铝饮料罐，巴西占到89％，达到105亿只。巴西很重视铝饮料罐回收，有15万人从事铝饮料罐回收，2001年回收率达到85％，居世界第一，超过日本82.5％的回收率。巴西当年回收的铝罐重量达到11.95万吨，相当于90

亿只铝罐的重量。

日本的再生铝合金需求一直呈上升趋势，汽车零部件的铝化及出口汽车数量增加使铝废料价格全面上涨，影响到和铝罐有关的行业。通常每公斤100日元以下的废铝罐涨到125日元或130日元。2002年12月铝再生合金比2001年12月的产量增加18.1，销售量增加16.8％。 西班牙是个颇具代表的国家，目前原铝生产能力为37万吨／年，再生铝生产能力为25万吨／年，重熔能力还在增加。挪威海德鲁公司在西班牙Azuqueca建立一座全新的重熔回收厂，从2001年开始试生产铝挤压坯料，目前产能已经达到6万吨／年，原料是干净的铝生产废料和当地铝挤压厂产生的商业废料和其他材料，如晶粉细化剂和中间合金以及进口的铝锭。

世界再生铝行业的发展还有一个新的特点，那就是大型汽车公司和铝业公司建立闭环铝废料回收再生系统。据英国《今日铝》杂志一篇文章报道，美国通用汽车公司已经和加铝建立起铝废料回 …… 此处隐藏：6005字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……