電解鋁廠生產流程簡介.ppt

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電解鋁廠生產工藝流程簡介,一、鋁的性質及用途二、電解生產原材料及原理簡介三、主要生產系統(tǒng)及其工藝,一、鋁的性質與用途,,1.鋁的性質鋁的密度在常溫下為2.7（液態(tài)時為2.3），是銅和鐵的三分之一，其熔點為660℃左右。鋁具有良好的耐腐蝕性。鋁表面在空氣中很快生成一層光滑致密的氧化鋁薄膜，使其內部免受氧化，增強了鋁的防腐能力。鋁是一種良好的導電材料。鋁具有良好的導熱和反光性能。鋁具有良好的延展性和可塑性。鋁的再利用率高。鋁易與其他金屬組成合金。這些合金既可保持鋁的某些特性，又可顯著提高其機械性能。,2.鋁的用途可做輕型結構材料如：汽車、國防工業(yè)、宇宙、航天工業(yè)。建筑工業(yè)材料如：鋁合金型材。電氣工業(yè)材料制造電線、電纜、電容器、整流器、母線。耐腐蝕材料在化學工業(yè)上常用鋁及其合金制造各種反應器、儲槽和管路等。食品包裝材料倉庫儲槽、容缸、食品罐頭盒子、零用包裝鋁箔。,1.鋁電解生產所用的原材料大致分三類：原料－氧化鋁：熔點為2050℃、沸點為3000℃，它的流動性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔體中。熔劑――氟化鹽（它包括冰晶石、氟化鋁、氟化鈉、氟化鎂、氟化鈣、氟化鋰等）陽極材料――預焙炭塊,二、電解生產原材料及原理簡介,2、電解生產原理現(xiàn)代鋁工業(yè)生產，普遍采用冰晶石—氧化鋁融鹽電解法。它的主要設備是鋁電解槽。化學反應式：2Al2O3(溶解的)+3C（固）＝4Al（液）+3CO2在冰晶石－氧化鋁融鹽電解法中，熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質溶解在其中，以碳素材料作為陰、陽兩極。通入強大的直流后，在兩極間發(fā)生電化學反應，陰極上的產物為鋁液，陽極上的產物為二氧化碳等氣體。通入直流電的目的：一方面是利用它的熱能將冰晶石熔化呈熔融狀態(tài)，并保持恒定的電解溫度；另一方面是要實現(xiàn)電化學反應。,3、鋁電解質及其性質在電解生產過程中，液體電解質是保證電解過程能夠進行的重要條件之一。液體電解質即指冰晶石－氧化鋁均勻熔融體，其主要成分是冰晶石（占85%左右）。冰晶石中所含氟化鈉摩爾數(shù)與氟化鋁摩爾數(shù)之比，稱為分子比。正常生產過程中，電解質的分子比一般保持在2.4左右，呈弱酸性。冰晶石理論上講，在電解過程中是不消耗的，但實際上由于冰晶石中的氟化鋁被電解液中的水分分解，或自身揮發(fā)；氟化鈉被電解槽內襯吸收以及操作時的機械損失等原因，在生產過程中是有一定損耗的。冰晶石在熔點處的密度為2.112g/㎝3,動力系統(tǒng)電解系統(tǒng)鑄造系統(tǒng)凈化系統(tǒng)陽極組裝系統(tǒng),三、主要生產系統(tǒng)及其工藝,各生產系統(tǒng)之間的關系,載氟氧化鋁,,,,,,,,,,,,自備電廠,整流,陽極組裝,凈化系統(tǒng),氧化鋁倉庫,空壓站,鑄造,鋁產品,,交流電,直流電,,,,陽極組,,原鋁,,,,,,新鮮氧化鋁,煙氣,載氟料,,,,供風,（一）、動力系統(tǒng),動力系統(tǒng)主要任務：就是負責公司內部所有單位的（生產和生活）用電、用水和用風，并負責電解槽計算機控制系統(tǒng)的維護。,,,,,,,電解,110KV或220KV,10KV動力電,1.整流系統(tǒng),A、工藝流程：由電廠來的110kV、220kV電壓經(jīng)動力變壓器，變?yōu)殇X廠所需的10kV電壓；通過調壓變壓器及整流變壓器利用二極管的單向導通性能將交流電變?yōu)橹绷麟娨怨╇娊怃X的需要。B、工藝流程圖C、主要經(jīng)濟指標：整流效率（整流機組輸出的直流電量與輸入的交流電量的比值）,D、整流機組,,有載調壓變壓器,整流變壓器,整流柜,2.空壓站工藝原理：大氣中的空氣經(jīng)空氣過濾器除去其灰塵及雜質后，潔凈的空氣進入空氣壓縮機進行多級壓縮，達到一定的壓力后，然后進入干燥機進行干燥，干燥后的壓縮空氣進入壓縮空氣管網(wǎng)供用風單位使用。,空氣過濾器,空壓機,干燥機,儲氣罐,主控室,空壓站實物圖,3.供水系統(tǒng)工藝原理：水源地→鋁廠蓄水池→由變頻泵+工頻泵→供水母管→各用水單位。,（二）電解系統(tǒng),任務：是生產出合格的鋁液。工藝：冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法。該工藝是由美國的霍爾和法國的埃魯1886年分別申請的世界專利。主要經(jīng)濟指標：電流效率、氧化鋁單耗、直流電單耗、可比交流電耗、陽極毛耗、氟化鹽單耗。主要設備是：電解槽、多功能機組等。,工藝原理：氧化鋁溶解在熔融冰晶石熔體中，形成具有良好導電性的均勻熔體，采用碳素材料做陰陽兩極，當通入直流電后，即在兩極上發(fā)生電化學反應。在陽極上產生陽極氣體，陰極上析出液態(tài)鋁，用真空抬包周期性從電解槽吸出，送鑄造分廠鑄重熔用鋁錠。電化學反應過程中，陽極不斷消耗，陽極母線不斷下降，要進行陽極更換和母線提升作業(yè)，另外通過計算機控制，通過超濃相輸送向電解槽定時添加氧化鋁，保證生產連續(xù)平穩(wěn)進行工藝流程：,。,電解生產掠影,串聯(lián)式預焙陽極電解槽,槽控機,打殼,下料,鋁電解生產主要操作陽極更換出鋁熄滅陽極效應抬母線原鋁/電解質水平測量等,陽極效應：是電解過程中發(fā)生在陽極上的特殊現(xiàn)象，隨著電解質中氧化鋁含量的降低，電解質對陽極碳塊的濕潤能力下降，電解反應所產生的氣體排不出來，聚集在陽極下方，形成氣膜，使槽電壓急劇上升，俗稱陽極效應。陽極效應的利和弊利：潔凈槽底，規(guī)整爐膛，清理陽極底掌，校正Al2O3濃度，清潔電解質。弊：浪費大量電耗、人力、物力，嚴重時烘化爐幫，使系列最大負載值增加。,換極作業(yè),出鋁作業(yè),運鋁,（三）鑄造系統(tǒng),主要任務：是企業(yè)的加工中心，在這里實現(xiàn)了原鋁的成型和品位的調配與確定。經(jīng)濟指標：控制燒損率不大于0.6%,工藝流程圖,原鋁檢斤,原鋁入爐,攪拌扒渣,打眼,控流打渣,一次冷運打號,脫模二次冷運,分檢,碼垛,打捆,鋁錠下線檢斤,入待驗區(qū),鋁錠堆場,銷售,700Kg大塊錠生產線,（四）凈化系統(tǒng),主要任務：負責將電解槽排出的煙氣收集凈化處理；將氧化鋁通過濃相、凈化、超濃相系統(tǒng)輸送到電解分廠的每臺電解槽。,氧化鋁濃相輸送—以壓力罐為中心，以壓縮空氣為動力，通過濃相管路實現(xiàn)把氧化鋁輸送到現(xiàn)場貯倉。,氧化鋁倉庫,加料,下料,濃相輸送,氧化鋁料倉,煙氣凈化系統(tǒng),煙氣凈化——以除塵器為中心，利用電解生產的原料Al2O3對煙氣中的有害成分（氟化物）進行吸附（Al2O3+6HF=2AlF3+3H2O），利用VRI反應器使吸附劑（Al2O3）能夠與煙氣充分接觸，從而達到降低煙氣中氟化物含量的目的，將含有大量載氟氧化鋁的氣體送入布袋除塵器進行氣固分離。凈化氣體經(jīng)煙囪排入大氣，固體載氟氧化鋁經(jīng)溜槽、氣力提升機送入料倉。,凈化系統(tǒng)控制圖,電解煙管,主引風機室,VIR反應器,袋式除塵器,煙氣排空,超濃相輸送系統(tǒng),超濃相輸送系統(tǒng)——氧化鋁在密閉的溜槽內被高壓離心風機流化后，轉變成固氣兩相流體，具有流體的性質，通過調壓閥的控制，溜槽內部形成壓力梯度，使流化態(tài)氧化鋁在水平溜槽內向前流動，向電解槽內輸送氧化鋁作業(yè)。,超濃相輸送,（五）陽極組裝系統(tǒng),任務：負責殘極處理和陽極組裝。經(jīng)濟指標：磷生鐵≤83kg/組交流電單耗≤200千瓦時/組,工藝流程,1、將殘極運至陽極組裝分廠，經(jīng)裝卸站掛到積放式輸送機（簡稱懸鏈）上，由懸鏈吊運殘極依次通過殘極壓脫機、磷鐵環(huán)壓脫機、導桿矯直機、鋼爪矯直機、鋼爪清刷機、導桿清刷機、蘸石墨裝置、鋼爪烘干機等設備完成殘極處理和導桿及鋼爪修復等過程后輸送到澆鑄站準備澆鑄。2、合格的陽極碳塊從碳素廠運送至組裝分廠碳塊庫，碳塊庫里的堆垛天車把碳塊放在板式輸送機上，板式輸送機輸送碳塊到澆鑄站準備澆鑄。3、中頻爐把已經(jīng)配好的磷生鐵熔煉成鐵水，利用澆鑄機運送到澆鑄站，導桿組和碳塊組嚙合好進行澆鑄，質量合格的陽極組通過懸鏈輸送機運送到裝卸站，卸下后運至成品庫。澆鑄質量不合格的陽極組利用殘極手動壓脫機壓脫后導桿循環(huán)利用，碳塊返回碳素廠。4、清理出的極上電解質由破碎系統(tǒng)破碎至1mm以下，返回電解槽使用。經(jīng)殘極壓脫機壓下的殘極作為陽極生產的配料返回碳素廠。鋼爪上磷鐵環(huán)壓脫后再經(jīng)清理滾筒清理后返回中頻爐循環(huán)使用。,生產現(xiàn)場,懸鏈系統(tǒng)控制圖,電解鋁主要指標,一、工藝技術指標電解質水平（上水平）：18~22cm鋁水平（下水平）：20~25cm分子比：電解質中NaF:AlF3，分子比3為中性，大于3為堿性，低于3為酸性，實際電解生產過程中一般是2.1~2.5之間，有利于降低電解質初經(jīng)溫度，有利于降低電解溫度。設定電壓：根據(jù)電解槽實際運行情況設定一個合理的電壓值工作電壓：分解（極化）壓降+陰極壓降+陽極壓降+電解質壓降，工作電壓主要根據(jù)設定電壓自動或認為進行調整平均電壓：工作電壓+效應分攤電壓+無功電壓（黑電壓）此外還有鋁導桿電流分布、爐底壓降、卡具壓降等等。,二、經(jīng)濟技術指標：電流效率：實際出鋁量/0.3356g/Ah24h500kA噸鋁直流電單耗：實際用直流電量/實際出鋁量或平均電壓/（0.3356電流效率）噸鋁交流電單耗：實際用交流電量/實際出鋁量或噸鋁直流電單耗/整流效率噸鋁綜合交流電單耗：所有用電量/實際出鋁量或噸鋁交流電單耗+動力電單耗噸鋁氧化鋁單耗：理論上1889kg噸鋁陽極單耗：陽極毛耗、陽極凈耗噸鋁氟化鹽單耗：冰晶石、氟化鋁,