铝电解培训教材

更新时间:2023-07-10 14:48:00 阅读: 评论:0

电解铝生产培训教材
工艺篇
lovable
安全技术部
白色情人节 英文第一章铝电解概述
第一节铝电解发展及现状
actoz铝(Aluminium)在自然界中分布极广,地壳中铝的含量约为7.5%,仅次于氧(O)和硅(Si),居第三位,在各种金属元素当中,铝居首位。铝的化学性质十分活泼,但是自然界中发现了少量元素状态的铝,与其他矿物共生。含铝的矿物总计有250多种,其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石等。
我国开采和利用铝矿有悠久的历史,很早就开始从明矾石提取(古称矾石),供医药及工业上使用。汉代《本草经》一书中记载了16中矿物药物,其中就包括矾石、铅丹、石灰、朴硝、磁石。明代宋应星所著《天工开物》一书中记载了矾石的制造和用途。
金属铝最初用化学法制取。1825年,丹麦Oersted用钾贡还原无水氯化铝,得到一种灰色的金属粉末,在研磨时呈现金属光泽,但当时未能加以鉴定。1827年,德国Wohler用钾(K)还原无水氯化铝,得到
少量细微的金属颗粒。1845年,他把氯化铝气体通过熔融的金属钾表面,得到金属铝珠,每颗铝珠的质量为10~15mg,于是铝的一些物理性质和化学性质得到了测定。
舞蹈教练培训班1854年,法国Deville用纳代替钾还原NaCl-AlCl3络合盐,制取金属铝。钠和钾同为一价碱金属,但钠的相对原子质量比钾小,制取1Kg铝所需的钠大约是3.0~3.4Kg,而用钾大约需要5.5Kg,故用钠比较经济。当时称铝为“铝土中的银子”1855年,Deville在巴黎世界博览会上展出了12块小铝锭,总量约为1 Kg。
小学英语语法顺口溜1854年,在巴黎附近建成了世界上第一座炼铝厂。1865年,俄国Beketob提议用镁还原冰晶石来生产铝。这一方案后来在德国Gmelingen铝镁工厂里被采用。
自从1887~1888年电解法炼铝工厂开始投入生产后,化学法便渐渐停止了,在此之前的30多年内采用化学法总共生产了200T铝。
原来在采用化学法炼铝期间,德国Bunn和法国Deville继英国Davy之后研究电解法炼铝。1854年,Bunn发表了试验总结报告,声称通过电解NaCl-AlCl3络合盐,得到金属铝。他在电解时采用炭阳极和炭阴极。Deville除了电解NaCl-AlCl3络合盐之外,还电解此络合盐和冰晶石的混合物,都得到了金属铝。Deville也许是认识到氧化铝可熔于熔融氟盐的第一个人。那时候,用蓄电池作为电源不能获得较大的电流,而且价格很贵。因此电解法不能在工业上应用。只有在1867年发明了发电机,并在1880
年加以改进之后,才使电解法可以用于工业生产。
1883年,美国Bradley提出利用氧化铝可熔于熔融冰晶石的特性来电解冰晶石-氧化铝熔盐方案,但未获得专利。3年之后(1886年),美国Hall和法国Heroult通过实验不约而同的申请了冰晶石-氧化铝熔盐电解法炼铝的专利,获得批准,这就是历来所称的Hall-Heroult(霍尔-埃鲁)法。
industrial revolutionHall认为氧化铝是炼铝的适当原料,唯一的问题是要寻找一种适宜的溶剂,因为氧化铝的熔点很高。所以他系统地研究各种溶剂,进行实验,一直到冰晶石为止。Heroult则相反,自从电解纯冰晶石溶液得到铝后,为了寻找炼铝原料他先添加了NaCl-AlCl3络合盐,但由于NaCl-AlCl3易于水解,故改用氧化铝。可见,他们是殊途同归的。他们发明的方法分别申请到专利。
1888年,美国匹兹堡电解厂开始用冰晶石-氧化铝熔盐电解法炼铝。瑞士冶炼公司也在同时采用该法炼铝。与化学法相比,电解法成本比较低,而且产品质量好,故沿用到至今。
以后,其他各国相继采用电解法炼铝,法国始于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,中国1938年。
第二节铝的性质和用途
一、铝的性质
铝(Al)具有美丽的银白色光泽,且以轻兼具其他各种特性而著称。因此,在工业上被称誉“万能金属”。它的主要特性如下:
1、铝是轻金属的一种,它的密度在常温下为2.7,是铜和铁的三分之一。
2、铝具有良好的耐腐蚀性。铝表面在空气中与氧化合,很快生成一层光滑致密的氧化铝薄膜。使其内部免受氧化,增强了铝的防腐能力。
3、铝是一种良好的导电材料。
4、铝具有良好的导热和反光性能。
5、铝具有良好的延展性和可塑性。smoking是什么意思
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6、铝的再利用率高。
7、铝易与其他金属组成合金。这些合金既可保持铝的某些特性,又可显著提高其机械性能。
二、铝的用途
由于铝及其合金具有以上如此多的性能,而且产量在不断增长,所以得到了广泛应用,成为仅次于钢
铁的第二大金属。它的应用主要表现在下面几个方面:
recipe是什么意思1、可做轻型结构材料如:汽车、国防工业、宇宙、航天工业。
2、建筑工业材料如:铝合金型材。
3、电气工业材料制造电线、电缆、电容器、整流器、母线。
4、耐腐蚀材料在化学工业上常用铝及其合金制造各种反应器、储槽和管路等。
5、食品包装材料仓库储槽、容缸、食品罐头盒子、零用包装铝箔。
第二章铝电解生产理论知识
截止目前,铝的工业生产,一直采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法。长期以来,人们对新法炼铝(如高炉炼铝法、氯化铝电解法等)作了不少研究,但未能在工业上取得突破性进展。本章以冰晶石—氧化铝熔盐电解为基础,介绍有关铝电解的基本理论知识。
第一节铝电解过程中两极反应和副反应
含铝矿石在专门的氧化铝厂,生产出纯度较高的固体氧化铝作为铝电解的原料。氧化铝呈白色粉末状,
其熔点很高2050℃,欲采用直接熔化提炼铝,困难很大。但是,固体氧化铝可以部分地溶解在熔点较低的冰晶石熔融液中,形成均匀熔体,并且此熔体具有良好的导电性,这就使得铝的电解冶炼能在低于氧化铝熔点较多的条件下得以实现。
固体氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中,当通入直流电后,即在两极上发生电化学反应,在阳极是得到气态物质,阴极上得到液态铝,其过程为:
溶解的氧化铝通入直流电液态铝(阴极) + 气态物质(阳极)
使用不同材质的阳极,阴极上虽然都能获得相同的铝液,但阳极气态物质却不相同。当采用惰性阳极(不消耗阳极)时,阳极气体为氧气(O2)即
Al2O3(溶解的) 直流电 2Al(液) + 3/2O2(气)
但至目前,还未能找到经济合理、性能满足大工业生产的惰性阳极材料来,因此没有在工业上付诸应用,仅限于实验研究之中。铝的工业生产全部采用活性阳极(碳阳极)。采用碳阳极生产时,随着电解过程的进行,阳极碳参与电化学反应,生成碳的化合物—二氧化碳,反应式为:
2Al2O3(溶解的)+3C(固)直流电 4Al(液)+3CO2(一次气体)
其电极反应过程为:
Al2O3(固)溶解、电离 2Al3+(络合状)+3O2-(络合状)
民有民治民享
在阳极上:3O2-(络合的)+1.5C-6
e    1.5CO2 (1)
在阴极上:2AL3+(络合的)+6
e 2AL (2)
合并(1)与(2)式,则得总反应式:
AL2O3+1.5C=2AL+1.5CO2
上述反应过程乃为当前铝工业生产的基本原理。依据此原理,随着反应不断进行,电解质熔体的氧化铝、固体碳阳极不断被消耗掉,因此,生产中需不断向电解质熔体中添加氧化铝和补充碳阳极,使生产得以连续进行。冰晶石在原理上不消

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