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鋁板廠家的鋁生產過程

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鋁板廠家的鋁生產過程

發布日期:2019-01-28 作者: 點擊:

鋁生產過程 

自1886年發明以來,工業鋁生產從藝術發展到科學。由于廣泛的研究和開發工作,特別是在二十世紀下半葉,無論是在鋁板廠家還是在幾所大學和學術機構中,都已經逐步增加了對該過程的理解。在監測和干預過程中,細胞操作者經常面臨決策制定的情況。運營商及其主管和管理者的理論和實踐培訓,為他們提供了改善穩定的細胞操作和工作實踐所需的技能和知識。  

用于工業生產熔融鋁的整體電化學反應可以寫成如下:   

這個反應很簡單,表明兩種主要原料是氧化鋁和碳,有兩種化學產品,我們想要的熔融鋁,以及我們真正不想要的氣態二氧化碳。  

該過程中使用的原料量。根據等式預測的化學計量比消耗氧化鋁。理論上,氧化鋁的消耗量為每千克生產的鋁1.89千克。然而,在實踐中,工業中特定氧化鋁消耗的實際值略高,通常為1.93kg,因為供應的氧化鋁不是100%純。它總是含有少量的雜質氧化物,如Na 2 O,CaO,Fe 2 O 3和SiO 2 。此外,從上述化學方程式,我們看到我們每摩爾鋁產生三至四摩爾的二氧化碳。然后,理論上,一半摩爾的氧化鋁應與0.33千克碳反應,產生1千克鋁和1.22千克二氧化碳。然而,由于碳與氧氣和二氧化碳的其他反應,實際上每千克鋁消耗0.40至0.45千克碳。這被稱為凈陽極消耗量,這反過來每千克鋁產生約1.5千克二氧化碳。生產1千克鋁所需的原材料量。  

氧化鋁必須定期添加到電解液中,以保持正常的電解生產持續進行。較舊的鋁電解槽設計具有大量且不經常添加的氧化鋁,而現代電池配備有所謂的點式供料器。然后從架空箱或料斗中自動供應氧化鋁,該料倉或料斗構建在電池的上部結構中。每分鐘左右,兩到六個體積進料器連續向電解質中加入約1千克氧化鋁。這些少量添加劑增加了氧化鋁粉末在電解質中快速溶解,混合和分散的能力。電解質中的平均氧化鋁濃度通常保持在2至4wt%氧化鋁的窄范圍內。較高的濃度可能導致形成過量的未溶解的氧化鋁,這在工業上稱為污泥。由于其較高的密度,污泥被收集在熔融金屬的底部。污泥在電池中沒有用處,并且它是不需要的,主要是因為它有助于增加電池中的電阻并因此增加電池電壓。  

相反,電解質中的低氧化鋁濃度可以使陽極過程發生顯著變化,這導致所謂的陽極效應。通過在陽極下方形成電絕緣氣體層,陽極效應導致非常高的電池電壓,可能高達30至40V而不是正常的4.0至4.5V。 然后,陽極氣體組合物從幾乎純的CO 2 (g)突然變為主要的CO(g)以及一些氣態全氟化碳化合物,CF 4 (g)和較少量的C 2 F 6 (g)。這些溫室氣體具有高全球升溫潛能和極長的大氣壽命。  

通過降低陽極效應頻率和陽極效應持續時間可以降低這些氣體的形成。現在,所有鋁板廠家在減少全氟化碳氣體排放方面都取得了重大進展。大多數現代預焙電池現在可以控制運行超過1周,甚至幾個月也沒有陽極效應。  

在離開陽極效應的主題之前,應該提到的是,70%至80%的陽極氣體放出的是CO(g)。在某些情況下,終止陽極效應可能需要人工干預,然后操作員可以吸入這種有毒氣體。然而,即使可能沒有詳細研究這種影響,電解槽工作環境中CO(g)的濃度可能很低,對人體無害。  

除了作為生產鋁的原料之外,當氧化鋁放置在電解質上方的自形固體外殼的頂部時,氧化鋁也起到絕熱體的作用,從而減少熱損失。氧化鋁還用于覆蓋陽極頂部,從而節省熱量并最大限度地減少碳陽極的空氣燃燒。更常見的是,使用氧化鋁粉末和壓碎的固體電解質的混合物。  

氧化鋁實現的第三個主要作用是非常重要的。氧化鋁用于通過使用所謂的干擦洗方法通過陽極氣體清潔來捕獲來自電池的氟化物排放物。氧化鋁粉末吸附產生的氟化氫(HF)氣體,它還捕獲氟化物冷凝物,主要是顆粒狀四氟鋁酸鈉(NaAlF 4 )。所得氧化鋁稱為二級氧化鋁,然后用作電池的原料。含有CO 2和少量全氟化碳氣體的經凈化的廢氣排放到大氣中。  

在將金屬送到鑄造室之前進行的工藝稱為上游工藝,而鑄造廠中用于制造擠壓錠,板錠,初級鑄造合金和線材的工藝稱為下游工藝。 

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