铝电解知识手册(上册)

第一章：铝电解生产概述

1、通常金属元素分为哪两大类，铝属于其中的哪一类?

答：通常金属元素分为黑色和有色两大类。除了铁、锰、铬属黑色金属外，其余均为有色金属，铝属于有色金属之类。

2、有色金属按其某些特性又可分为哪几类?

答：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。铝是有色轻金属类的一种金属。

3、铝有哪些性质和用途?

答：性质：铝是一种轻金属，具有银白色的金属光泽，在工业上被称誉为万能金属。铝的比重为2.7／cm3，熔点为660℃。铝具有良好的导电性、导热性和防腐蚀性，同时还具有良好的延展性、可塑性，而铝合金又具有很高的机械强度。

用途：由于铝比重轻，铝及其合金强度高，因此铝可用做轻型结构材料和建筑工业材料，如飞机、轮船、型材等，还可制作电气材料，热器材料以及耐腐蚀材料，食品包装材料等。

4、炼铝的历史可划分为哪两个阶段?

答：化学法炼铝和电解法炼铝两个阶段。

5、什么是电解法炼铝?

答：电解法炼铝就是冰晶石一氧化铝融盐电解法，它是以冰晶石作为溶剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽内，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体(炭素作阳极)，这种方法就是电解法炼铝。

6、铝电解用的原材料都是有哪些?

答：铝电解用的原材料大致分三类：原料——氧化铝；熔剂——氟化盐(包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等)；阳极材料——预焙炭块(预焙槽)。

7、铝电解通入直流电的目的是什么?

答；向电解槽内通入直流电，一方面是利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态，并保持一定的电解温度；另一方面主要的也是要在两极实现电化学反应，也就是使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出，从而得到铝，氧离子则在阳极上放电与炭生成CO2、CO的混合气体。

8、氧化铝原料中的杂质对生产有什么危害?

答：铝屯解生产对氧化铝的纯度要求比较高，一般工业氧化铝，纯度为98％以上，通常含有少量二氧化硅，三氧化二铁，氧化钠，氧化钙，和水分等。这些杂质对铝电解都有不利影响。那些电位正于铝的元素的氧化物杂质，如氧化硅，和氧化铁，二氧化钛，电解过程中都会被铝还原，还原出来的Si和Fe进入铝内，从而使铝的品位降低，而那些电位负于铝的元素的氧化物杂质，如Na20和CaO，会分解冰晶石，使电解质成分发生改变并增加氟盐消耗。水分会分解冰晶石，还会增加铝液中的氢含量。若水分过多，还会引起电解质爆炸，危害工人的安全生产．P205和SO2则会降低电流效率。所以铝工业对于氧化铝的纯度提出了严格的要求。

9、工业铝电解对A1203物理性能的要求是什么?

答：工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过程正常进行和提高气体净化的效率，关系甚大。一般要求它具有较小的吸水性，能够较多较快地溶解在熔融冰晶石里，加工时飞扬损失少，并能较好地封闭炭阳极，防止它在空气中氧化，保温性能好，同时对于气体净化还要求它具有良好的活性和足够的比表面积，从而能够有效地吸收HF气体。这些物理性能取决于氧化铝晶体的晶型、粒度和形状。

10、根据Al2O3的物理性能可把氧化铝的形状分为哪三类?其中哪一类型对生产较好？

答：根据氧化铝的物理性能，可把氧化铝分为砂型、中间型和粉型三类。其中砂型氧化铝对生产较好。

11、冰晶石熔剂的作用是什么?

答：冰晶石作为电解铝的熔剂；它的作用是：第一能较好地溶解氧化铝，并且所构成的熔体可在纯冰晶石熔点以下进行电解，并且流动性较好；第二在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比铝液密度要小10％，故电解出来的铝液能沉积在电解液下面的阴极上，这样可减少铝的氧化损失，又大大简化了铝电解槽的结构；第三，冰晶石具有良好的导电性；第四，冰晶石中不含有电位顺序比铝更正电性的金属杂质，能保证产品铝的质量，目前，冰晶石还是铝电解生产中最理想的一种熔剂。

12、铝电解为什么采用炭阳极?

答；在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。作为导电的阴阳两极的各种材料中，既能良好导电，又能耐高温，抗腐蚀、同时价格又低廉的唯有炭素材料。因此铝工业生产都采用炭素材料作两极。

13、系列电流是怎样流经电解槽的?

答：系列中的电解槽均是串联形式，直流电从整流的正极经铝母线送到第一台电解槽的阳极，然后经过电解质和铝液层导致到阴极，而又通过大母线导入第二台电解槽的阳极，这样依次类推，从最后一台电解槽阴极出来的电流又经大母线回到整流器的负极，使整个系列成为一个封闭的串联线路。

电解工艺第二章：铝电解槽的结构与安装

14、目前，在铝工业生产上的电解槽按阳极结构型式可分为多少种?

答：电解槽按阳极结构型式可分为两大类四种型式。

1）自焙阳极电解槽

a、旁插棒式

b、上插棒式

2）预焙阳极电解槽

a、连续式

b、不连续式

15、工业铝电解槽的构造有哪些?

答：工业铝电解槽的构造，主要包括阴极结构、上部结构、母线结构、电气绝缘。

16、预焙槽的阳极装置有哪些构成?

答：位于阴极槽体之上的阳极及附属部件结构均属阳极装置。预焙槽的阳极装置是由阳极炭块组和阳极提升机构组成。而阳极炭块组又由炭块、钢爪和铝导杆三部分构成。

17、预焙槽比自焙槽有哪些优点?

答；现在，世界上的预焙槽都向着大型化和现代化方向发

展，说明它具有明显的优越性：①预焙槽容量大，单槽产量增加，劳动生产率显著提高。②能源利用率有明显提高，阳极电压降低，电流效率高，吨铝电耗低。③生产中烟尘少，便于采用干法或湿法净化回收。④可实现高度的机械化和电子计算机的自动控制。

18、电解槽的槽型按阴极槽体结构可分为哪两种型式?

答：可分为有底槽和无底槽。我们厂的电解槽的阴极槽体结构都属于有底槽。

19、什么叫电解糟的“伸腿”?

答：在电解槽内，电解质疑固在侧部形成的斜坡叫“伸腿”，此“伸腿”起到保温，防止侧部漏电和规整炉膛的作用。

20、大型预焙阳极电解槽按加料方法又可分为几种?

答：可分为边部打壳下料和中间下料预焙槽。我们厂是属于中间打壳下料预焙槽。

21、电解槽的母线配置一般有几种方式?

答：一般分为四种方式：纵向排列单端进电的母线装置；纵向排列双端进电的母线装置；横向排列双端进电的母线装置；横向排列四端进电的母线装置。

22、我们厂的电解槽构造怎样?

答：我们厂的电解槽构造属于预焙阳极不连续式电解槽，阴极槽底结构为有底槽，母线配置分别为：160kA系列横向排列四端进电。

电解工艺第三章：铝电解生产的基本理论知识

23、当前电解铝采用冰晶石一氧化铝融盐法的优缺点是什么?

答：目前，世界上工业制取铝的唯一方法自然是冰晶石——氧化铝熔盐电解法。虽然各国都在研究新的制铝方法，但成效甚少。因此，冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有它的优越性。

①工艺流程和生产设备比较简单，适于大规模工业性生产，并可直接得到高品位的纯铝。

②冰晶石——氧化铝融盐电解法近些年有了很大发展，有了大型预焙阳极电解槽。

③在环保上，采用了湿法和干法净化回收，烟尘危害得到了控制。

④操作上，采用了微机控制生产过程，加料、出铝和其它各项操作实现了机械化和自动化，提高了电流效率，降低了能耗，能源利用率得到了提高。因此，冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有较强的生命力。当然，该法本身也有很大缺点：它的能量利用率是相当低的，只有50％以下，制备电解所需原材料的投资大，费用高。

24、电解质由哪些成分组成，其特性是什么?

答：在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔融盐叫电解质。它主要是以冰晶石和氧化铝组成。另外还有—些氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等。其中冰晶石是作为熔剂，氧化铝作为熔质，氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化锂、氯化钠等作为添加剂，以改善电解质的物理化学性质，有利于提高生产指标。

25、铝电解质的物理化学性质都包括哪些?

答：铝电解质的物理化学性质，包括熔度(熔点或初晶点)、密度、导电度，表面性质、粘度、蒸气压、氧化铝在电解质中的溶解度等。

26、什么是铝电解质的熔点(初晶温度)，电解温度一般要高于初晶点多少度?

答：在铝电解生产中所用的纯盐类都有固定的熔点，即熔融液体开始有固体析出的温度，也叫初晶温度。电解温度一般要高出初晶温度15—20℃，即电解温度=初晶温度(熔点)+(15—-20)℃。

27、电解温度主要取决于什么?

答：在电解过程中，电解温度除与极距电压降大小有关外，主要取决于电解质的熔点。欲想保持低温电解生产，不设法降低电解质的熔点而单纯降低电解过程温度，必然会导致电解质过冷，引起病槽，影响生产。

28、什么是分子比?分子比对电解温度有何影响?

答：分子比是电解质中的氟化钠与氟化铝的分子数量的比值．现在电解生产大多数都采用分子比2.2—2.4，电解质呈酸性。分子比低有利于降低电解温度,提高电流效率，但分子比愈低，氧化铝溶解度愈降低，槽内易产生大量沉淀。所以分子比不易过低。

29、如何用数字确定电解质的酸碱性?

答：电解质分子比等于3时，电解质呈中性。若分子比大于3，电解质呈碱性。若分子比小于3，电解质呈酸性。

30、什么叫电解质的粘度?保持适宜粘度的标准是什么?

答：所谓粘度是液体中的质点之间相对运动的阻力，也称内部摩擦，在生产中的电解质应保持适宜的粘度，其标准：电解质的流动性好，温度均匀，炭渣分离清楚，电解质干净，沸腾力强。

31、什么是电解质的挥发性?其中挥发性最大的物质是什么?

答：在电解温度状态下，电解质的分子(气体)逸出的现象叫电解质的挥发性。在电解质成份中挥发性最大的物质是氟化铝。

32、在电解过程中，电解质是怎样损失的?

答：电解质的损失除了挥发外，还有氧化、水解损失和机械夹杂损失。

33、铝电解质中的添加剂常用的有几种?它们的优缺点是什么?

答：常用的添加剂有氟化钙、氟化镁、氟化锂等。它们都具有降低电解质初晶温度的优点，LiF还能提高电解质的导电率，但是大多数具有减小A12O3溶解度的缺点。

34、电解质中的添加剂应满足什么条件?

35、添加MgF2的作用是什么?

答：

①MgF2能降低电解质的熔点。

②氟化镁能增加电解质的表面张力，这对减少铝的再溶解损失，促进电解质中的碳渣分离起到有益的作用；所以MgF2间接地起了提高电解质导电性的作用，MgF2在这方面的作用比氟化钙更大些。

③氟化镁是一种矿化剂，能加速a—Al2O3的矿比作用，这对于在电解槽侧壁上形成稳定的结壳起到有益的作用。

④此外，添加MgF2的电解质结壳酥松好打。

但是，缺点是MgF2。会在一定程度上减小氧化铝的溶解度和溶解速度，增大电解质密度，稍稍降低导电率等，所以MgF2只在沿炉帮附近处添加，而不添加在里边，以免在阳极底下产生多量沉淀。我国铝厂推行“勤加工，少下料”作业法，可以弥补因添加MgF2而带来的缺点。因此，氟化镁是一种有益的添加剂。一般添加为4—6％，添加氟化钙的作用基本上与MgF2一致。

36、氟化锂添加剂的作用是什么?

答：锂盐作为铝电解质的组成分所起的作用主要是降低电解质的初晶点，提高其导电率，此外还减小其密度，改善电解质的表面张力，从而达到提高电流效率，降低吨铝电耗的目的。其缺点是降低A12O3在溶液中的溶解度。由于锂盐价格昂贵的关系，直到最近，锂盐才广泛地在铝工业上进行试验和应用，有的使用炭酸锂，因为炭酸锂在高温下分解成Li2O，而氧化锂又与冰晶石发生反应合成为氟化锂，同样也可起到添加氟化锂的作用。

37、在工业电解生产中，电解质的导电率与哪些因素有关?

答：在电解生产中，电解质的导电率受到多方面的影响。

①与电解温度有关。温度越高，离子运动越快，导电率增加。但是电解温度高，会造成电流效率降低，能耗和原材料增加，因而提高导电率的效益补偿不了降低电流效率和其它的损失。

②与电解质分子比有关。导电率随分子比的增加而增加。

③与Al2O3浓度有关。电解质的导电率随Al2O3浓度的增加而降低。

④与电解质中的炭粒有关。当电解温度高时，会使电解质中炭粒含量增多，炭含量增多时不仅使电解质的导电率降低，还能减少电解质对Al2O3晶体的湿润性，从而也会造成氧化铝沉淀。

⑤与电解质中的添加剂有关。添加剂对于冰晶石导电率的影响，可分为两类；向电解质中添加氟化锂和氯化钠能改善电解质的导电性，特别是氟化锂效果显著。向电解质中添加氟化钙和氟化镁能降低电解质的导电度，但它们能使炭渣好分离，减少电解质中的炭粒含量，可使电解质的导电性较好，间接地增加导电率。

38、氧化铝在电解质中的溶解度与哪些因素有关?

答：氧化铝在电解质中的溶解度对生产具有很大影响。

氧化铝在电解质中的溶解度与电解温度和电解质成分有关。一般说来，氧化铝在冰晶石中的溶解度随温度升高而增加。而在实际工业电解质中氧化铝溶解度因其受复杂的成分和工作条件的影响，一般保持在2—8％之间。电解质中的添加剂都会不同程度的降低氧化铝的溶解度。高分子比电解质中溶解氧化铝的能力大，随氟化铝含量的增加而氧化铝的溶解度降低。尤其分子比过低，电解质过酸时氧化铝的溶解度会更小，以致造成电解槽四周塌壳，沉淀过多，影响正常槽子加工。

39、铝电解质中含有哪些离子存在?

答：在冰晶石一氧化铝熔体中主要是Na+离子，铝氧氟络离子(AlOF22-)和含氟铝离子(AlF63-，AIF4-)。其次有少部分简单离子（Al3+、F-及O2-）等。所以熔液中Na+离子主要是单体离子，A13+主要都结合在络合离子里。这些离子在直流电场的作用下，所有的阳离子均向阴极运动，所有的阴离子均向阳极运动。离子的这种定向的运动过程就是传导电流的过程。熔体中各种离子所传导的电流是不相同的，有多有少，据试验室研究：冰晶石--氧化铝熔体电解时，电流几乎全是Na+离子传导的。

40、铝电解的基本反应式是什么?

答，概括地说如下：

在阳极上

3O2-(络合的)+1.5C-6e=1.5C02

在阴极上

A13+(络合的)+6e=2Al

两项合并得总反应式为:

Al2O3+1.5C=2Al+1.5CO2

41、铝电解过程中两极副反应都是什么?

答：在冰晶石一氧化铝熔盐铝电解过程中，在电解析出铝

的同时，在两极上还伴随发生一些重要的过程和现象，因这些过程和现象对生产有害无益，所以称为两极副反应，，在阴极副反应中有金属钠的析出，阴极铝的再溶损失，炭化铝的生成；在阳极副反应中有阳极效应、阳极气体成分的变化。

42、电解槽中金属钠的析出有什么危害?

答：金属钠的析出的危害主要有：

1）降低电流效率，增加氟化盐的消耗；

2）被阴极炭素吸收而破坏了槽内衬，从而缩短槽的寿命。因此，降低钠的析出强度是有利的。这就要求严格控制技术条件，电解质的分子比和阴极电流密度不宜过高，避免热槽等都是行之有效的方法。

43、什么叫铝的溶解和损失(或二次反应)?

答；铝的溶解和损失是指已电解出来的铝再反向溶解于电解质中，而后为阳极气体中的CO2所氧化造成损失，反应式为：

2Al(溶解的)+3CO2(气)=A12O3(溶解的)+3CO(气体)，

这是造成电解槽上电流效率降低的主要原因。

44、什么是阳极效应?

答：阳极效应是溶盐电解所固有的一种特征现象。当其发生时，在阳极与电解质接触的周边上，出现许多细小的电弧，发出轻微的噼啪声，电解质沸腾停止，此时槽电压巳从正常值(例如4.2伏)升高到数十伏，并联在电压表上的指示信号灯也亮了起来。这就是工厂里所说的阳极效应，阳极效应可以看做是一种“阻塞效应”。它在很大程度上阻碍阳极与熔体之间的电流传递，实践证明，产生这种现象的主要原因是电解质中缺乏氧化铝。在其它条件不变时，电解质中氧化铝降低到一定程度，就发生阳极效应。

45、阳极气体的成分和变化如何?

答；工业电解槽在正常生产过程中阳极气体成分含有CO2和CO，通常CO2气体含量约占70％，CO约占30％，但是当槽子快发生阳极效应时，阳极气体成分含量发生逆转，CO2含量还逐渐减少，CO含量增加。还有少量的CF4气体。

46、什么是极化电压?

答：电解质中氧化铝的分解电压是施加于电解两极上的最小外部电动势，由于铝电解是采用炭素阳极，电解过程中电极上会产生过电压，因而实测到的分解电压数值要比理论值高出0．4～0．6伏。所以铝电解过程中把实测到的“分解电压”的数值被称为极化电压。

极化电压的组成可由下式表示：

E极化=E分解+E过

式中：E分解——氧化铝分解电压(炭阳极)。

E过——阳极与阴极上产生的过电压。

电解工艺第四章：铝电解槽的正常生产

47、电解槽的正常生产特征有哪些?

答：正常生产阶段的电解槽是在规定的电流制度下进行生产，其特征；(1)电解槽的各项技术参数已达到了规定范围，建立了较稳定的热平衡制度。(2)阳极周围侧壁上已牢固地形成电解质——氧化铝结壳(俗称伸腿)，使槽膛有稳定的内形。(3)阳极不氧化，不发红，不长包。(4)阳极周边的电解质均匀沸腾，电解质干净，与炭渣分离清楚，从火眼喷出的炭渣和火苗颜色清晰有力。(5)阳极底下没有大量沉淀，炉面氧化铝结壳完整，并覆盖一定数量的氧化铝保温。

48、电解槽生产的技术参数包括哪些?

答：电解槽生产的技术参数包括工作电压、极距、电解温度、电解质成分、电解质和铝液的水平、阴极电压降和阳极效应系数。

51、槽工作电压由哪些部分组成?

答：电解槽工作电压由阳极压降、电解质压降、阴极压降、极化电压和母线压降组成。

52、槽工作电压为什么不能保持过高也不能保持过低?

答：工作电压对电解温度有明显的影响，过高或过低的保持电压都会给电解槽带来不利的影响。

槽电压过高不但浪费电能，而且电解质热量收入增多，会使电解走向热行程，炉膛被熔化，铝质量受影响，并影响电流效率。槽电压过低也不行，虽然最初热收入减少可能出现低温时的好处，但由于电解质冷缩，产生大量的沉淀，会很快使炉底电阻增加而发热，二次反应增加速由冷行程转为热行程，其结果的损失可能比高电压时要大得多。槽电压过低还可能造成压槽，阳极周边长包，滚铝和不灭效应等技术事故，因而在生产中一定要按技术参数要求保持。

53、什么是极距?有什么作用?

答：通常所说的极距系指阳极底掌到阴极铝液面之间的距离。它既是电解过程中的电化学反应区域，又是维持电解温度的热源中心，对电流效率和电解温度有着直接影响。增加极距，能减少铝的损失，会使电流效率提高。缩短极距可降低槽电压，节省电能，但是过低的缩短极距会使铝的损失增加，降低电流效率。

54、电解质由哪些成分组成?

答：电解质主要是由熔融的冰晶石和溶解在其中的氧化铝组成，另外还有少量的氟化钙和氟化镁等添加物。

55、低分子比生产有什么好处(酸性电解质有什么优点)?

答：低分子比生产有如下好处；

(1)电解质的初晶温度低，可降低电解温度。

(2)钠离子(Na+)在阴极上放电的可能性小。

(3)电解质的密度粘度和有所降低，使电解质的流动性较好，并有利于金属铝从电解质中析出。

(4)电解质同炭素和铝液界面上的表面张力增大，有助于炭粒从电解质中分离和减少铝在电解质中的溶解度。

(5)炉面上的电解质结壳松软，便于加工操作。

56、电解质水平高低对电解生产过程有什么影响?

答：电解质水平高，数量多，可以使电解槽具有较大的热稳定性，电解温度波动小，并有利于加工时氧化铝充分溶解，不易产生沉淀。同时，阳极同电解质接触面积增大，使槽电压减小。但是，电解质水平过高，会使阳极埋入电解质中太深，阳极气体不易排出，导致电流效率降低，并易出现阳极底掌消耗不均或长包现象。当侧部通过电流过多时，上口炉帮易化难于维持，严重时还会出现侧部漏电或侧部漏炉现象，特别是电解质水平过高而铝水平过低时，该现象更加明显，电解质水平低，数量少，电解质热稳定性差，对热量变化特别敏感，氧化铝的溶解量降低，易产生大量沉淀，阳极效应增加，尤其过低时，易出现电解质表面过热或病槽，增加原材料消耗，降低电流效率。

57、铝液水平过高或过低对电解过程有什么影响?

答：铝液水平过高，散热量大，会使槽底发冷，电解质水平不易控制，易产生大量沉淀和炉底结壳，伸腿过高过宽给正常生产带来许多困难，更不便于机械化和自动化操作。铝水平过低，阳极浸入电解质中过深，使阳极底下和周边温差加大，加剧电解质循环，增加铝的损失。其次易造成伸腿熔化，槽底过热，电解温度升高，出现热槽。另外，阴极铝液稳定性差，最易出现槽电压摆动现象，这些均降低电流效率。

58、什么是阴极电压降?影响阴极电压降有哪些因素?

答：阴极(炉底)电压降是槽电压组成的一部分，它属于无功电压损失。阴极电压降是由铝液水平压降，铝液与炭块组间压降，炭块压降，炭块与阴极钢棒间压降，钢棒压降等五部分组成。

阴极电压降大小与阴极炭块、铝液层—炭块间、炭块—钢棒间的接触压降大小有关。另外，与槽底表面炭化铝数量、氧化铝沉淀多少及形成结壳大小和厚薄等也有关。

59、什么是效应系数?效应有哪些好处和坏处?

答，阳极效应系数是每日分摊到每台槽子上的阳极效应次数。即每槽每日发生的效应次数。

阳极效应在铝电解生产中有一定好处：

(1)效应发生时，电解质对炭粒湿润不良，可使炭渣从电解质中分离出来，使电解质的比电阻下降，从而可降低槽电压。

(2)阳极效应所产生的热量有60％可用于溶解氧化铝有助于控制槽内沉淀数量。

(3)补充电解槽热量的不足。

阳极效应过多对铝电解生产不利方面：

(1)浪费大量电能。

(2)增加氟化盐的挥发损失。

(3)效应频繁会影响系列电流的波动下降，从而影响系列中其它槽的产量和使温度下降。

60、不正常的阳极效应主要有哪几种?如何处理?

答：(1)暗淡效应：电压过低，指示灯微红，有时还闪烁。这种槽子电解质温度高而不干净，极距过低。处理这种效应不要急于熄灭，可适当抬高阳极，加一些冰晶石或电解质块．将温度降下去，待炭渣分离出来后捞出炭渣再熄灭。

(2)闪烁效应：这种效应电压很高而摆动，指示灯明亮而闪烁，其原因是槽内铝液在磁场变化的影响下，发生波动并与阳极底掌发生瞬间短路而造成的。电解槽具有下列情况之一时最易发生闪烁效应，炉膛内形不规整，阳极底掌有突起部分或炭块，电解质温度过低，电解质量极少，极距也低，处理这种效应，应查明原因，对症下药，如极距和温度过低，将阳极抬起，加些冰晶石，铝水平过高时可抽出一部分，待温度上来后即可熄灭。如是炉膛不规整或阳极长包的原因，也要将阳极抬起。局部过空的地方用电解质块砸好，或往槽内灌液体铝消除槽底铝液波动，或处理阳极长包处，等电压稳定，温度合适之后再熄灭。

(3)瞬时效应；电解槽发生的效应一来即自动回去，有时还会反复出现几次，称瞬时效应。这种效应多发生在电解质水平和温度低、沉淀多的电解槽上，有时在系列降电流或停电后恢复供电的情况下也容易出现。其主要原因是发生效应时由于瞬时加热以及铝液的波动搅起部分沉淀溶于电解质中，同’时又因铝溶波动与阳极底掌瞬时短路，使效应自动熄灭。如反复出现几次，应抬高阳极，使电压稳定，待温度适当时即可熄回。

(4)提前或滞后效应：提前效应一般发生在冷槽，主要因电解质温度低，溶解氧化铝能力减小，但由于溶解不了而形成沉淀，故提前来效应。滞后效应多发生在热槽上，因温度高，二次反应增加，而且容易化炉帮和沉淀，相对增加了电解质中的氧化铝含量，因而效应推迟。处理方法：一种是提高电解质温度和水平，改善操作方法，防止效应．另一种是找出温度高的原因，及时调整处理，使温度转入正常。

61，无效应加工有几种方法?试详述之，正常情况下采用哪一种加工方法?

答：目前铝厂普遍采用的无效应加工有以下四种加工方法：

(1)大加工；就是把确定好的加工面壳全部打开，打到边和角，把面壳块扒到炉帮上口靠住。这种加工方法下料多，散热量大，要求操作迅速，多适应于炉膛未建立或上口过空的电解槽上。在电解质水平和温度偏高而炉膛规整的电解槽上也可采用。

(2)边部加工；边部加工是普遍采用的一种正常加工方

法。该法实质上是不打掉和阳极连接的面壳，只打靠近槽沿板边部的面壳，其宽度15～20cm，然后加料，重新结成新壳，该方法特点是；工作量小，下料量少，散热量小，槽温比较稳定，能促进炉底沉淀的熔化和上口炉帮的维护，对勤加工少下料的操作制度非常适用。

(3)压壳加工；与边部加工类似。打壳宽度更窄些，然后将靠阳极的面壳压塌，使大块面壳倾斜或浮在电解质表面上，然后添加氧化铝复盖，重新结壳。适于炉膛规整，槽温较低或炉膛见长，沉淀多电解质水平低的电解槽上。这种方法是使电解质涮面壳，减少温度波动和减少沉淀的形成。

(4)局部和分段加工；也称调槽，电解槽局部炉帮熔化厉害，上口过空或某处沉淀较多或某处电解质沸腾很差，或阳极某处氧化严重，或防止效应的提前发生等，都是采用这种方法来临时调整或处理，正常情况下采用边部加工方法。

62、出铝时有哪些主要注意事项?

答；(1)出铝前应与微机联系，（2）出铝速度要与降阳极的速度密切配合好，防止出铝过快，而使阳极与电解质脱离，造成断路事故，以确保安全正常生产。

(3)出铝前必须仔细检查槽子的结壳、伸腿与沉淀，防止压槽。

(4)按任务数出铝，要求出铝准确。

(5)打好出铝口，避免上电解质，防止沉淀堵管和化出铝管。

（6）出铝后要通知微机，以便按要求控制电压。

63、如何更换阳极，操作上应遵循哪些基本原则及注意事项(或操作程序)?

答：(1)阳极更换操作应遵循以下原则及注意事项(或主要操作程序)。

①找出该换极的槽号与极号，要求换下的阳极不能露“大饼”，不涮爪头。

②为确保各阳极组能均匀的分担电流，使电流均匀分布，要采用交叉法更换阳极。

a、相邻的阳极要错开更换时间，并要把时间隔得长些。

b、要使两边阳极横母线分担的电流接近相等，承担重量大致均衡。

③所换新阳极的阳极底掌比旧极的要高出1.5----2cm，底掌不得倾斜。

④擦拭大母线及阳极导杆相接触表面的油渍和积灰,保证二者接触良好并打紧卡具。

⑤将落入槽内的面壳块，氧化铝沉淀捞净，并检查邻极工作状况。

⑥换上的新极应及时盖保温料。

64、铝电解正常生产时期，为什么分子比会升高?

答：引起分子比升高的原因有三：

(1)原料中杂质对电解质成分的影响：在电解生产中所用的氧化铝、氟化盐和阳极中都含有一定数量的杂质成分，如H2O、Na2O、SiO2、CaO、MgO、SO2等，这些杂质均分解氟化铝或冰晶石，使电解质中氧化铝和氟化钠增加，分子比增高。其中Na2O、H2O、SiO2影响最大。(2)电解质的挥发损失影响；在正常生产中，从电解质表面挥发的蒸气中绝大部分是氟化铝，温度越高损失越大，从而电解质中氟化钠相对增加则分子比升高。

(3)添加剂对分子比的影响；在电解质分子比小于3的情况下，添加MgF2时MgF2与Na3AlF6反应生成NaMgAlF6和NaF，使分子比升高。

65、如何调整分子比?试述正确添加A1F3的方法，应注意什么?

答；分子比高时，添加氟化铝加以调整。分子比低时，添加氟化钠或纯碱加以调整。氟化铝添加方法：氟化铝应添加在氧化铝面壳层的中间部位，即在加工后先加一层氧化铝后，将氟化铝均匀地撒在薄壳上，然后再加保温料。下次加工时，可以不扒料，氟化铝随面壳一起打入槽内。添加氟化铝注意事项：

(1)氟化铝不能加在电解质液面上，也不要加在火眼和阳极附近。

(2)出铝前加工不宜加氟化铝。

(3)为了减少氟化铝损失，可将氟化铝与冰晶石混合使

用，氟化铝在电解槽出铝后的首次加工时添加最好，平时可在电解槽小头加工时添加。

电解工艺第五章：病槽和事故的处理

66、什么是病槽?常见的病槽和事故有哪几种?

答：在系列生产中，除新启动槽外，凡是不具备正常生产槽技术条件和外观特征的电解槽，统屑于病槽。在实际生产中，最常见的病槽主要有，冷槽、热槽，压槽，铝滚、电解质含炭、漏炉等。

67、什么叫冷槽?外观特征及危害是什么?产生的原因及处理方法?

答：在正常生产中，电解温度明显低于正常温度的电解槽，叫冷槽。冷槽的外观特征主要有：①火苗软弱无力，颜色发暗，有时甚至在火眼里喷不出火苗，在火眼四周只有呈粉状的细小炭渣，②电解质水平明显下缩，但粘度很大，分子比低，阳极四周电解质沸腾微弱，③上部电解质结壳厚，加工时结壳不易压开；④炉帮厚、伸腿长，且光滑、坚硬，炉膛明显收缩，炉面明显升高，炉底也变滑变硬：⑤阳极效应系数明显升高，且有闪烁效应发生等。

冷槽的危害主要有：①炉面变厚变硬，给操作、维护带来困难；②阳极效应过多，浪费人、财、物力：⑧由于炉膛收缩，出铝后容易出现压槽、电压摆现象，如发现处理不及时，还容易导致局部含炭，滚铝、难灭效应等严重病槽。

冷槽产生的原因：概括说，是由于电解槽收入的热量少于支出的热功量。具体有如下方面：①系列供电不足，电流明显降低，②槽电压保持过低(即极距过低)；③加入添加剂过多；④铝水平过高，散热过多等。

冷槽的处理方法：

根据冷槽产生的原因，其处理方法要有所区别，一般情况下可采取以下几个方面进行综合处理。

①加强保温。在壳面上多加氧化铝保温料，减少热量散发损失。

②适当降低铝液水平，减少传导散热损失，但要防止由于铝水平而发生压槽。

③适当提高槽电压，增加槽内热量收入。也可以适当灌入温度较高的液体电解质，提高槽温和热稳定性。

④调整加工方法和延长加工间隔时间，尽量减少槽内热量损失，以利槽内的沉淀和结壳的熔化。

⑤对电解温度过低的电解槽，在供电制度允许情况下，可利用效应来增加槽内的热量收入。但炉膛不规整，沉淀过多的电解槽最好不用此法，即使出现效应，也要谨慎处理，以免出现滚铝事故。

⑥调整供电制度，保持电流平稳，或调整与电流制度不相适应的技术参数。

68、什么叫热槽?外观特征及危害是什么?产生的原因及处理方法?

答：在正常生产中，电解温度明显高于正常温度的电解槽，叫热槽。热槽的外观特征主要有；①火苗黄而无力；②电解质与铝液分离不清；③电解质发亮，挥发厉害，电解质与炭渣分不清；④量水平的铁钎子拔出后，电解质结壳很薄，极易脱落，钎子下部发白、发亮；⑤阳极氧化严重；⑥炉帮、炉腿变软，底沉淀也变软、变稀；⑦阳极效应极难发生等。

热槽的危害：①铝的溶解和氧化损失增多，二次反应加剧，电流效应大大降低；②电解质挥发严重，增加物料单耗；⑧易导致含炭和不灭效应，④使炉底产生热应力，易导致炉底破损；⑤恶化劳动条件，造成人力浪费等。

热槽产生的原因；常见的有：①冷槽转化的热槽；②铝水平过低，炉底返热导致热槽；③炉底沉淀过多导致热槽；④极距过高、过低导致热槽；⑤电流分布不均导致热槽；⑥阳极长包或断层导致热槽；⑦阳极效应时间长导致热槽；⑧电解质脏导致热槽；⑨系列电流强度过高与槽结构和技术参数不相适应。

热槽一般处理方法如下：

①热槽有冷槽转化而来，此时不宜降低极距，相反地还应提高极距，以减弱二次反应。提高极距的办法最好是分次取出铝液而不是提高阳极，因为此时槽中铝液较多。电解质不足，可加入液体电解质，经一定时间后电解槽自会恢复正常。此种热槽实质上是似热而冷。

②当槽内铝液数量过少，水平过低时，一般槽底也较热，可向槽内加入一些固体铝。在加铝之前要扒净加铝部位的沉淀，并检查一下电解质液水平是否够高，加铝时尽量推到阳极下面中间去。如果因槽底沉淀多结壳大，促成导电不均和加速铝的二次反应引起的热槽，则不要加固体铝，可灌入铝液。③由于极距变化而产生的热槽，要把极距降到或提至正常极距高度，并采取相适应降温措施，降下电解温度。

④阳极长包或断层造成的热槽一般情况下尽量调换正常的热块阳极，然后根据情况再进一步处理热槽。

⑤电解质过热时，可向槽内添加冰晶石(掺一些氟化铝更好)或电解质块，因冰晶石、电解质块熔化而吸收热量，能使槽温降低，若电解质仍然过热，其水平过高，可采取倒换电解质的办法降低槽温。

69、什么叫压槽?外观特征及危害是什么?产生的原因及处理方法?

答：压槽的概念：因极距保持过低，导致电解质不沸腾，或者因炉膛不规整而导致阳极接触炉底沉淀或侧部炉帮的现象，称为压槽。

压槽的外观特征主要有：①火苗黄、软弱无力；②电压波动，有向下摆的现象，③阳极四周电解质沸腾微弱或不沸腾；④压槽处温度高，炭渣分离不出来，电解质粘等。

压槽的危害主要有：①容易造成阳极长包，②容易造成电解质含炭；③容易造成滚铝和不灭效应；④增加人力消耗等。

压槽产生的原因主要有；①极距过低，②槽子沉淀过多或炉底结壳局部凸出过高；③炉膛不规整，角部过大或炉帮过厚等。

压槽的处理方法；①如果是圾距过低造成，只须把极距抬到正常或比正常稍微偏高即可；②若不是因极距过低引起的压槽，应首先把阳极抬高，离开沉淀结壳或炉帮；③为使槽子尽快转入正常，可适当提高铝水平和电解质水平；④为防止出现压槽，可在出铝前扒沉淀，用钎子捅结壳等。压槽一般都出现在出铝后或出铝时，此时要特别注意。

70、什么叫滚铝?外观特征及危害是什么?产生的原因及处理方法?

答：滚铝的概念：因炉膛不规整而导致电流分布不均匀，使铝液受电磁力影响在槽内发生剧烈滚动的现象，称为滚铝。滚铝的外观特征主要有：①槽电压剧烈摆动，上、下起伏较大；②铝液和电解质剧烈旋转，有时铝液翻腾到电解质上边；③随着铝液的旋转和翻腾，出现软弱无力的黄火苗；④电解质和铝液分离不清，用铁钎子量水平时，分界线不明显等。

滚铝的危害主要有；①严重降低电流效率，②由于铝液旋转,使沉淀被搅到槽子角部，炉底局部出现深坑，炉膛内型变坏，给以后的操作维护带来困难，⑧加速炉底破损；④增加人力、物力消耗等。

滚铝产生的原因主要有：①槽子炉膛内型不规整，使阳极电流分布偏差过大，②槽内铝量过小，⑧压槽处理不及时转化为滚铝等。

滚铝槽的处理方法主要有：①首先抬高极距，向槽内灌入适量的液体铝和电解质即可，②抬高极距，向槽内沉淀少或炉底有坑的地方加入固体铝，并把边部炉帮过空的地方砸住即可。如果阳极电流分布偏差过大，可在灌铝或加铝之后，把极距找平。

71、什么叫难灭效应?产生的原因及处理方法?

答：(1)难灭效应(也称不灭效应，它与正常效应不同，由于槽内某些原因或处理方法不当，效应延续数十分钟甚至数小时熄不回去，称为难灭效应。

(2)难灭效应产生的主要原因：一种是电解质含炭，另一种是电解中含有悬浮氧化铝，无论哪种原因实质上是电解质不清洁，温度高，使电解质性质发生变化，对阳极的湿润性严重恶化所致．生产实践表明，电解质含炭所引起的难，灭效应多在开动初期发生，而在正常生产情况下发生的难灭效应绝大部分是因为电解质中氧化铝过饱和，并含有悬浮氧化铝所造成。

电解质中含悬浮氧化铝的原因有：

①出铝过多使槽内结壳沉淀露出铝面，由于铝液的波动而使沉淀进入电解质中造成氧化铝过饱和。

②由于压槽出现电流分布不均而引起滚铝时，将槽内沉淀被铝液滚动带入电解质中而形成氧化铝含量过饱和。

③由于炉膛极不规整，当发生效应时引起磁场变化，使铝液滚动将沉淀卷起而带；入电解质中，形成氧化铝悬浮状态。

④在电解槽发生效应时，由于电解质温度低，熄灭效应方法不当而频繁人为造成下冷料过多，使其中一部分氧化铝悬浮于电解质中。

电解质含炭发生效应时，因为含炭槽是过热的，电解质发粘，湿润性恶化，如果效应处理不当(不适当地添加氧化铝等)，炭渣仍然分离不好，会使电解质对阳极湿润进一步恶化，效应就更加难以熄灭。

(3)处理方法：

①因电解质含炭而发生难灭效应时，要向槽内添加大量铝锭和冰晶石来冷却电解质，当炭渣分离出来后，立即熄灭效应。

②出铝后发生的难灭效应，必须抬起阳极，向槽内灌入液体铝或往沉淀少的地方加铝锭，将炉底沉淀和结壳盖住，然后加入电解质或冰晶石，以便熔解电解质中的过饱和氧化铝和降低温度，待电压稳定、温度适当即可熄灭。

③因压槽滚铝发生的难灭效应，必须将阳极抬高离开沉淀为止，当电压稳定后，可熔化一些冰晶石降低电解质温度和提高电解质水平。使电解质中悬浮氧化铝被溶解，待温度上来后再熄灭。注意不要使电解质烧过热，使滚铝时已经含炭的电解质进一步加重。

④因炉膛不规整而滚铝引起的难灭效应，首先要抬起阳极，然后调整好炉膛，当电压稳定后再熄效应。

⑤槽内沉淀多电解质水平低，人为造成的难灭效应则必须提高电解质水平，多加热一会，然后再熄。

⑥以上方法均不见效时，可利用降电流和停电方法迫使效应回去。炉膛较规整的槽也可用两极短路方法，但不能使阳极压在结壳或沉淀上，引起更坏的后果。

72、电解质含炭的外观特征及产生的原因和处理方法?

答：含炭槽的外观特征主要有：①火苗黄而无力，②电压自动升高；③含炭处电解质不沸腾，发粘，呈粥状等。

含炭槽的产生原因主要有：①极距低，②槽温高；③电解质脏等。

含炭槽的处理方法；①抬高电压，让含炭处电解质沸腾，②如果是局部少面积含炭，可轻轻地将含炭的电解质取出，再添加适量的冰晶石掺氟化铝降温，清洁电解质，③如果大面积含炭时，可一方面向铝液中加固体铝降温，一方面向电解质表面加冰晶石掺氟化铝清洁电解质；④如果含炭严重，可将电解质抽出，再灌新鲜电解质。电解质生成炭化铝的情况极为少见，不再叙述。

73、漏炉事故如何处理?

答：发生漏炉时，应立即打开漏炉侧地沟盖板查明漏炉部位。

(1)如果是炉底漏炉，应立即：

①吊开漏炉处地沟盖板，保护大母线，利用3～5毫米厚的长方型铁板等物挡住阴极大母线，防止把地沟母线冲断。

②把阳极坐到炉底上，防止断路。

③组织人力尽力抢救，如确实严重可紧急停槽。

(2)如果是侧部漏炉，应立即：

①降阳极，专人看管电压，不能超过5v。

②要迅速打下漏出侧面壳及用电解质块、氧化铝等物料沿槽周边捣固扎实，直至不漏为止。

⑧万不得已的情况下，方可停槽处理漏炉部位，然后尽快恢复生产。

(3)在抢救漏炉过程中应注意的问题：

①在下降阳极时以座到槽底或结壳上为限，不要强行下降，以免将槽上部结构顶坏。

②加强统一指挥，注意安全，防止发生人身事故。

③同时要做好单槽断电的准备。事故抢救完毕，应立即确定是否停槽大修，如果槽龄已久，破损严重，则应立即进行单槽断电。如果槽龄短，破损面积小，经填补有恢复生产的可能，可用镁砂、氟化钙、沉淀等物填补好破损处，再恢复生产。