1、一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识1 1、铝的性质与应用、铝的性质与应用 密度小、导电性好密度小、导电性好 熔点为熔点为660.37660.37 绿色、低碳、节能、生态绿色、低碳、节能、生态一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识2.12.1 世界铝资源分布世界铝资源分布2.22.2 中国铝资源分布中国铝资源分布一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识我国的铝土矿多集中于煤或水电丰富的中、西部地区，有利于开发利用。山西、河南、贵州和广西储量最多，合计占全国储量的88.08%。我国的铝土矿床类型以沉积型为主，已探明的储量中，属沉积型矿床的储量占92.25%；其中适于坑采的占45.49%；完
2、全露采的占24.32%；适合露采与坑采结合的储量占29.79%。坑采储量大造成开采成本较高。在所有矿床中，中小型矿床多，大型、超大型矿床少。在已探明的300多个铝土矿矿床中，达到大型矿床规模（大于2000万吨）的有31个，达到1亿吨的矿床很少。一水硬铝石占大多数，铝硅比较低。一水硬铝石占全国总量的98.46%；铝硅值全国平均值为5.47。一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识2.3 2.3 中国铝资源情况中国铝资源情况金属铝最初用化学法制取。1825年丹麦Oersted用钾汞还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末。1845年德国Wohler把氯化铝气体通过熔融的金属钾表面，得到金属铝珠185
3、4年法国Deville用钠代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐，制取金属铝。当时称铝为“泥土中的银子”。1855年Deville在巴黎世界博览会上展出了12块小铝锭，总质量约为1kg。1854年在巴黎附近建成了世界上第一座炼铝厂。这30多年内采用化学法总共生产了约200t铝。一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识3 3 铝的生产过程铝的生产过程1886年，美国的Hall和法国的Hroult通过实验不约而同的申请了冰晶石氧化铝融盐电解法炼铝的专利，得到批准。这就是历来所称的Hall-Hroult（霍尔埃鲁）法。1888年美国匹兹堡电解厂开始用冰晶石氧化铝融盐电解法炼铝。瑞士始于1888年，法国
4、始于1889年，英国1890年，德国1898年，奥地利1899年，挪威1906年，意大利1907年，西班牙1927年，前苏联1931年。100多年来，Hall-Hroult（霍尔埃鲁）法成为唯一的工业炼铝方法，沿用至今。一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识Hroult申请专利的铝电解槽简图申请专利的铝电解槽简图(1886年年4月月23日日)18871887年的年的H Hroultroult专利电解槽简图专利电解槽简图 一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识铝电解槽作为熔盐电解法炼铝的最主要设备，自发明以来发生了很大变化。首先是结构发生了较大变化,这主要表现在阳极最终由自焙型逐渐演变为预焙
5、型;最直观和最重要的变化还当属电解槽容量(尺寸，电流强度)的变化。自20世纪70年代后，伴随着计算机技术的发展，新型商用计算机软件的推出和应用，铝电解槽发展 呈 现 出 突 飞 猛 进 的 势 头。电 流 强 度 已 由100200kA，跃至300400kA，以至当今最大型铝电解槽500kA。该电解槽电流效率达95%，单位能耗为13140kWh/t。相比AP30电解槽，投资下降15%，制造成本降低10%，劳动生产率提高36%。一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识4 4国内外工业铝的生产现状国内外工业铝的生产现状图3.1 上世纪6080年代以前广为使用现仍有少量存在的侧插阳极棒自焙阳极电解槽
6、 一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识图3.2 上世纪6080年代广为使用的上插阳极棒自焙阳极电解槽一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识在上世纪6070年代，上插棒自焙阳极电解槽在世界范围内得到了很大发展，其电解槽的最大电流强度达到了170180kA。图3.3 当代的预焙阳极电解槽 一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识公司或铝厂槽型电流强度(kA)电流效率(%)直流电耗(kWh/t)槽寿命(Mon.)AlcanP18018094.51440060-80AlcoaA69721694.51390070-80BecancourAP-1818094.91330080-100GrangesP
7、8615095.41317072ZSNF ZiarHAL23023096.313306-DubalCD20020094.01440065LauralcoAP-3031996.01300072-96Aloca PortlandA81730395.01360060-72表4.1 国外主要槽型的技术指标 4 4 国内外铝电解技术现状国内外铝电解技术现状一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识4 4 国内外工业铝电解技术现状国内外工业铝电解技术现状参数国外电解槽国内200kA 系列国内300kA 系列电流强度(kA)300-320200300日铝产量(kg)247515142295直流电耗(kWh/k
8、g)12.9-13.513.2-13.313.1-13.2电流效率(%)9492-9392-93阳极电流密度(A/cm2)0.8-0.850.720.733槽膛面积(m2)40-4540.156.6阳极面积(m2)3827.740.9阳极/槽膛面积比0.90.690.723阴极铝液流速(cm/s)平均45最大17最大1617阴极寿命(d)2500-30001500-18002000阳极净耗(kg/kg)0.430.440.42表4.2 国内外电解槽的典型参数 一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识国内主要铝厂国内主要铝厂抚顺铝厂中国最早的铝厂百色平果铝厂中铝公司 贵州铝厂 中国铝业公司青海铝
9、厂中国铝业公司青铜峡铝业集团公司云南铝业股份有限公司包头铝业集团公司总电投集团旗下的铝厂兰州铝业股份有限公司和兰州连城铝业有限公司郑州铝厂中国铝业公司一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识平果铝厂平果铝厂平果平果320KA320KA铝铝电解电解抚顺抚顺230KA230KA铝电解铝电解一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识贵州铝厂贵州铝厂200KA200KA贵州铝厂烟气净化系统贵州铝厂烟气净化系统青海青海200KA200KA铝铝电解槽电解槽伊川伊川300KA300KA铝电解槽铝电解槽一、铝电解的基本知识一、铝电解
10、的基本知识南山南山300KA300KA铝电解铝电解槽槽兰州兰州200KA200KA铝电铝电解槽解槽一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识青铜峡青铜峡200KA200KA铝电解槽铝电解槽一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识国内在电解铝方面有突出贡献的专家和学者国内在电解铝方面有突出贡献的专家和学者挪威格罗泰姆教授（kai Grjotheim)邱竹贤，先后在四川、台湾、抚顺铝厂任工程师12年。1955年调东北大学任教。中国工程院院士，挪威技术科学院国外院士，挪威科学院国外院士。培养硕士研究生26名，博士生32名。先后出访了奥地利、挪威、丹麦、日本、美国、澳大利亚、新西兰、俄罗斯等国的大学、铝
11、厂和研究所，参加科研合作，刘业翔，有色冶金工业电化学专家，中国工程院院士。在国内最先研究成功铝电解TiB2涂层阴极，其节电、增产及延长设备寿命效果显著；大型预焙铝电解槽智能模糊控制技术达国际先进水平，并已推广应用。冯乃祥一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识5 5、铝工业发展趋势、铝工业发展趋势 近几年世界铝产量和消费量近几年世界铝产量和消费量20092009年世界上主要铝生产大国产量年世界上主要铝生产大国产量（全球（全球36253625万吨万吨、中国占、中国占35.4435.44 ，消费量，消费量占占37.0737.07）一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识20062006200920
12、09年我国铝电解产量年我国铝电解产量一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识一、铝电解的基本知识最新的铝价格最新的铝价格现代铝工业有三个主要生产环节现代铝工业有三个主要生产环节：(1)从铝土矿提取氧化铝(2)用冰晶石氧化铝熔盐电解法生产铝。电解产物，阴极上是液体铝，阳极上是气体CO2和CO，在工业电解槽内，电解质通常由95%wt冰晶石和5%氧化铝组成，电解温度为950970。铝液用真空抬包抽出后，经过净化和过滤，烧铸成商品铝锭，其纯度可达到9.5%99.8%。生产1吨铝所需的工业氧化铝量大约是1.921.94吨。(3)铝加工此外，还有两个重要的辅助环节：(1)炭素电极制造(
13、2)氟盐生产二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理Anode reaction:2Al2O2F62-+C CO2+4AlF3+4e-Cathode reaction:AlF63-+3e-Al+6F-AlF4-+3e-Al+4F-Overall reaction:2Al2O3(s)+3C(s)4Al(l)+3CO2(g)Inert anodes:overall reaction Al2O3(s)2 Al(l)+3/2O2(g)Current efficiency:named as CE电解生产系统主要包括以下几个部分：电解生产系统主要包括
14、以下几个部分：电解车间（计算机控制）电解车间（计算机控制）氧化铝储运及供配料氧化铝储运及供配料 阳极组装阳极组装 电解烟气净化电解烟气净化 铝液铸造铝液铸造 槽大修及有色焊槽大修及有色焊铝电解生产系统铝电解生产系统二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理电解槽的主体结构电解槽的主体结构二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理出铝操作（法国出铝操作（法国300kA槽）槽）二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理 1、以预焙槽为主，电流300500 kA；2、较低的槽电压和较高的电流效率；直流电耗1300013300 kWh/
15、t-Al；综合交流电耗14000 kWh/t-Al；3、使用自动控制技术 1）槽电压控制；2）槽电阻控制：氧化铝浓度对槽电阻有重大影响，计算机通过槽电阻监控 电解质中氧化铝浓度，从而控制电解槽中的氧化铝浓度。4、氧化铝浓度得到监测与严格控制，使阳极效应系数大大降低有的达到0.01 次/槽天以下。5、低温铝电解二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理1 1 铝电解的电流效率铝电解的电流效率盐电解与水溶液电解和有机溶液电解一样，其电解反应是借助电流的作用而进行的化学反应，在电解过程中阳极和阴极反应所获的产物的数量都遵循法拉第定律。法拉第定律：电解时，在电极上所析出的物质的重量与通过溶液(或
16、熔液)的电量成正比。法拉第定律也可以说成是：电解时析出1克当量的任何物质所需要的电量都等于96487库仑，这个数值(96487库仑)叫做法拉第常数。二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理1 1 铝电解的电流效率铝电解的电流效率 q=0.3356It10-3式中 q每台电解槽的铝产量 I系列电流，A t电解时间，h 二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理1.1 1.1 铝电解槽电流效率降低的原因铝电解槽电流效率降低的原因1.1.二次反应，铝从阴极表面溶解（物理的或化学的）二次反应，铝从阴极表面溶解（物理的或化学的）七、铝电解槽电流效率七、铝电解槽电流效率2 电解槽漏电，或局部
17、极间短路；3 铝的不完全放电所引起的电流空耗损失4 其他离子放电所引起的电流效率损失；5 钠离子电解生成金属钠1.1 1.1 铝电解槽电流效率降低的原因铝电解槽电流效率降低的原因二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理1.2 1.2 若干技术参数对电流效率的影响若干技术参数对电流效率的影响 a）温度、过热度；）温度、过热度；b）电解质分子比；）电解质分子比；c）添加剂（）添加剂（LiF、CaF2）；极距影响（极距影响（左左）电解温度电解温度981;分子比分子比:2.5;CaF2:5;MgF2:0.1;Al2O3:5;阳极电流密度阳极电流密度:0.82A/cm2;界面铝液流速界面铝液流速
18、6.8cm/s氧化铝浓度影响（氧化铝浓度影响（右右）(AlF3浓度过量浓度过量8.5；5CaF2；电解温度电解温度965)e）极距；）极距；f)电流密度电流密度;g）氧化铝浓度；）氧化铝浓度；d）槽膛形状；）槽膛形状；二、铝电解节电的基本原理二、铝电解节电的基本原理1.3 1.3 提高电解槽的电流效率：提高电解槽的电流效率：提高提高1 1，约降低电耗，约降低电耗150kWh/t-Al150kWh/t-Al。方法：方法：l电解温度电解温度l过热度过热度l电解质成份电解质成份l提高铝液面稳定性提高铝液面稳定性二、铝电解节电的基本原理二、铝电解节电的基本原理阳极效应阳极效应是熔盐电解中发生在阳极上
19、的一种特殊现象。当其发生时，槽电压上升到20-40伏，阳极周边出现明亮的弧光放电现象，并发出噼啪声，此时阳极和导电母线振动，系列电流发生波动。二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理2 2 阳极过程阳极过程2.1 2.1 铝电解阳极效应的外观特征是：铝电解阳极效应的外观特征是：1.在阳极周围发生明亮的小火花，并带有特别的响声和吱吱声；2.阳极周围的电解质有如被气体拨开似的，阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出，电解质沸腾停止；3.排出的气体除CO 和CO2外，还有炭氟化合物气体如CF4和C2F6；4.在工业电解槽上，阳极效应发生时电压上升（一般为3050V，个别可达120V），与电解槽
20、并联的低压灯泡发亮。在高电压和高电流密度下，电解质和阳极都处于过热状态。在恒电压供电情况下，阳极效应发生时电解槽系列电流急剧降低。二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理阳极效应的发生可用临界电流密度（Dc）来表征。当阳极电流密度超过了临界电流密度时就会发生阳极效应。所谓临界电流密度，是指在一定条件下发生阳极效应时的阳极电流密度。二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理2.2 2.2 阳极临界电流密度（阳极临界电流密度（DcDc）2.3 2.3 阳极效应机理阳极效应机理在电解冰晶石-氧化铝熔体的条件下，采用炭阳极时，只有当电解质中氧化铝的浓度降低到某个限度（例如Al2O3 0.
21、5%）时，才会产生阳极效应，此时阳极的电流密度超过该条件下的临界电流密度。为什么阳极电流密度会增大，主要是阳极的导电面积减小了。导电面积减小的原因归结于电极和电解质的界面性质发生了变化。当氧化铝浓度降低时，电解质同炭阳极之间的湿润性变差，析出的气体容易进入阳极和电解质的界面上，随着阳极气泡的逐渐增多，由小气泡聚合成较大气泡，形成连续的气体膜，由于气体的绝缘性，阻碍了电流的通过。二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理 当阳极的导电面积有相当部分被气膜覆盖，其有效面积减少，使其电流密度增大，超过该条件下的临界电流密度，于是阳极效应发生。在阳极电流密度升高的同时，阳极电位也相应增高，达到氟
22、离子放电的电位，可先后生成绝缘的表面化合物CxFy（先后以气体 CF4，C2F6 排放），它们的存在也使阳极的界面性质变差，使气体能够停留在界面上。二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理2.3 2.3 阳极效应机理阳极效应机理2.4 2.4 阳极效应阳极效应氧化铝浓度对极限电流密度（ccd）的影响二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理2.2.5 5 阳极效应的阳极效应的正面正面影响影响有利于电解质中炭渣的分离可以使黏附在阳极表面上的炭渣得到清理有利于融化槽底的沉淀二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理2.2.6 6 阳极效应的阳极效应的负面负面影响影响阳极效应时，
23、会产生CF4和C2F6，很强的温室气体阳极效应会熔化槽帮结壳，使电解质分子比增加阳极效应会增加电能消耗，使电解质温度增加阳极效应会增加铝的损失阳极效应时，使阳极表面附近电解质温度大幅升高，从而大大增加氟化盐的挥发损失二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理熔盐电解熔盐电解AlAl2 2O O3 3。电解质：电解质：NaNa3 3AlFAlF6 6（溶剂），熔点（溶剂），熔点10081008 冰晶石熔体离子结构冰晶石熔体离子结构 AlAl2 2O O3 3在冰晶石熔体中的离子结构在冰晶石熔体中的离子结构3 3 电解质熔体电解质熔体3 3 电
24、解质熔体电解质熔体二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理 添加添加CaFCaF2 2、AlFAlF3 3和和LiFLiF等对冰晶石电解质物等对冰晶石电解质物理化学影响：理化学影响：添加剂添加剂初晶初晶温度温度铝在电解质中的铝在电解质中的溶解度溶解度电导电导粘度粘度电解质熔体与电解质熔体与AlAl之间的之间的界面张力界面张力AlFAlF3 3CaFCaF2 2MgFMgF2 2LiFLiFKFKF4 4 电极材料电极材料二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理电极电极阳极：阳极：炭炭，由石油焦制成。，由石油焦制成。阴极：阴极：C/AlC/Al。自焙阳极：自焙阳极：旁插棒式阳极旁
25、插棒式阳极 上插棒式阳极上插棒式阳极按导电方式分类按导电方式分类按阳极本身是否连按阳极本身是否连续使用分类续使用分类预焙阳极：预焙阳极：连续式阳极连续式阳极 不连续式阳极不连续式阳极炭阳极分类炭阳极分类二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理铝电解生产对炭素阳极的基本要求如下：1.要求阳极具有良好的物理化学性能，减少阳极对空气和二氧化碳反应活性，以求达到降低炭耗、延长阳极更换时间、减少电解槽含炭渣量的目的。2.要求阳极具有良好的电化学性能，以求达到提高阳极电化学反应活性，降低电解过程中电能消耗的目的。3.要求阳极杂质含量要少，以免在电解过程中进入成品而影响产品质量。4.要求阳极质量更均
26、匀、更稳定，以求达到电解槽稳定操作和进一步降低阳极效应系数的目的。二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理预焙阳极块生产的基本工艺流程图预焙阳极块生产的基本工艺流程图二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理我国现行大型预焙槽阳极的主要技术参数我国现行大型预焙槽阳极的主要技术参数我国现行的阳极炭块质量标准（我国现行的阳极炭块质量标准（GB874288GB874288）二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理国外现代预焙槽炭阳极质量要求国外现代预焙槽炭阳极质量要求二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理 成型成型制备制备阳极生块阳极生块二、铝电解生产的基本原理二、铝
27、电解生产的基本原理阳极仓库阳极仓库二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理吊装阳极生块吊装阳极生块二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理碳阳极放置图碳阳极放置图二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理碳阳极残极图碳阳极残极图二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理5 5铝电解槽的热损失铝电解槽的热损失二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理热平衡体系之内则电解槽的热损失为：热平衡体系之内则电解槽的热损失为：电解槽的能量利用率，电解槽的能量利用率，EE6 6 典型铝电解槽的热损失分布典型铝电解槽的热损失分布二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理
28、氧化铝氧化铝冰晶石冰晶石氟化铝氟化铝阳极碳块阳极碳块电解电解直流电能直流电能气体净化气体净化载氟氧化铝载氟氧化铝铝电解生产流程图铝电解生产流程图废气废气阳极气体阳极气体铝液铝液铸锭铸锭铝锭铝锭二、铝电解生产的基本原理二、铝电解生产的基本原理1 1 现代电解槽主要技术经济指标现代电解槽主要技术经济指标1 1、电解温度、电解温度950950970970；2 2、电解质分子比、电解质分子比 2.32.32.62.6；3 3、电解质水平、电解质水平181820 cm20 cm；4 4、铝水平高度、铝水平高度181822 cm22 cm。5 5、槽、槽 电电 压压 4.04.04.3 V4.3 V。6
29、6、电、电 流流 强强 度度200200500 kA500 kA。7 7、电流效率、电流效率8 8、阳极效应系数、阳极效应系数9 9、电耗、电耗三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理哥本哈根会议哥本哈根会议发发1 1度电所消耗的标煤度电所消耗的标煤1 kWh1 kWh0.35kg0.35kg标煤标煤1kg1kg标煤排放的标煤排放的CO2CO2气体气体1kg1kg标煤标煤2.7kg CO22.7kg CO2每年节电每年节电200亿度电亿度电/年年节省标煤节省标煤700万吨万吨/年年1890万吨万吨CO2/年。年。我国铝电解节能前景我国铝电解节能前景三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电
30、的技术原理三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理电解槽平均电压为电解槽平均电压为4.14.1伏，伏，CECE9090。槽平均电压降至。槽平均电压降至4.04.0伏，节电：伏，节电：V V平槽平均电压，平槽平均电压，CECE电流效率电流效率2 2 节电的技术原理节电的技术原理如槽平均电压如槽平均电压4.1V4.1V不变，将电流效率从不变，将电流效率从9090提高到提高到9191，节电：，节电：电解槽平均电压为电解槽平均电压为4.14.1伏，伏，CECE9393。槽平均电压降至。槽平均电压降至4.04.0伏，节电：伏，节电：I I降降低低V V平平如槽平均电压如槽平均电压4.1V4.1V
31、不变，将电流效率从不变，将电流效率从9393提高到提高到9494，节电：，节电：IIII提提高高CECEE0 为氧化铝可逆分解电压；为氧化铝可逆分解电压；为阳极反应过电压；为阳极反应过电压；为阴极过电压；为阴极过电压；Ra 为阳极电阻；为阳极电阻；Rc 为阴极电阻；为阴极电阻；Re 为电解质电阻；为电解质电阻；Rx 为母线电阻；为母线电阻；Ve 为为效应分摊电压；效应分摊电压；VB 为槽间电压为槽间电压 和和 电解厂房到整流电解厂房到整流所之间所之间 母线电压降的分摊电压母线电压降的分摊电压 之和。之和。三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理3 3 槽电压槽电压三、铝电解节电的技术原
32、理三、铝电解节电的技术原理3 3 槽电压槽电压三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理3.1E0-氧化铝可逆分解电压，根据如下反应的自由能氧化铝可逆分解电压，根据如下反应的自由能变化得出：变化得出：由于由于G只是温度的函数，因此只是温度的函数，因此E0也是温度的函数，也是温度的函数，由热力学计算得到，对于炭阳极的铝电解：由热力学计算得到，对于炭阳极的铝电解：式中：式中：3 3 槽电压槽电压三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理3.2 3.2 阳极过电压阳极过电压1）首先，铝首先，铝氧氧氟络离子氟络离子Al2O2F62-穿过双电层并在阳极表面穿过双电层并在阳极表面放电，放电，A
33、l2O2F62-放电后产生的氧被化学吸附在炭阳极表面。放电后产生的氧被化学吸附在炭阳极表面。3）已被一个氧占有的炭不太容易再让一个氧在此位置放电，后续的已被一个氧占有的炭不太容易再让一个氧在此位置放电，后续的氧的放电只能发生在活性较小的炭的位置上，这需要增加一些能量即氧的放电只能发生在活性较小的炭的位置上，这需要增加一些能量即过电压。过电压。电电极极反反应应过过程程动动力力学学2）4）5）三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理3.3 3.3 阴极过电压阴极过电压电解质熔体中电解质熔体中NaF的活度的活度阴极表面电解质熔体阴极表面电解质熔体AlF3的活度的活度电解质熔体中电解质熔体中A
34、lF3的活度的活度阴极表面电解质熔体阴极表面电解质熔体NaF的活度的活度三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理3.4 3.4 欧姆电压降欧姆电压降阳极阳极阴极阴极电解质电解质母线母线三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理3.5 3.5 效应分摊电压效应分摊电压 VeVe 3.6 3.6 槽间电压、厂房外母线分摊电压槽间电压、厂房外母线分摊电压 VBVB式中：式中：我国铝电解工业近三年生产状况我国铝电解工业近三年生产状况三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理单位能耗单位能耗kWh/t-Al产量产量万吨万吨总能耗占总能耗占有色行业有色行业总能耗占总能耗占全国电力全国电力200714488125986.55.562008143231317.883.65.472009141711284.65.96三、铝电解节电的技术原理三、铝电解节电的技术原理未来铝电解技术的发展未来铝电解技术的发展 几位国际知名的铝冶金专家和学者预言，2020年以前，电解槽的电流强度将达到500600kA，槽电压为3.73.8伏，电流效率达到96.597.0，直流电耗将减少到12.012.5kWh/kgAl，电解槽的阳极电流密度将达到0.95A/cm2，而电解槽的寿命可达3000天。三、铝电解的前景三、铝电解的前景谢谢大家！谢谢大家！
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