电解铝厂生产流程简介.ppt

电解解铝厂生厂生产工工艺流程流程简介介一、一、一、一、铝铝的性的性的性的性质质及用途及用途及用途及用途二、二、二、二、电电解生解生解生解生产产原材料及原理原材料及原理原材料及原理原材料及原理简简介介介介三、主要生三、主要生三、主要生三、主要生产单产单位及其工位及其工位及其工位及其工艺艺1 1.一、铝的性质与用途 1.1.铝铝的性的性质质铝铝的密度在常温下的密度在常温下为为2.72.7（液（液态时为态时为2.32.3），是），是铜铜和和铁铁的三分之的三分之一，其熔点一，其熔点为为660660左右。左右。铝铝具有良好的耐腐具有良好的耐腐蚀蚀性。性。铝铝表面在空气中很快生成一表面在空气中很快生成一层层光滑光滑致密的氧化致密的氧化铝铝薄膜，使其内部免受氧化，增薄膜，使其内部免受氧化，增强强了了铝铝的防腐能的防腐能力。力。铝铝是一种良好的是一种良好的导电导电材料。材料。铝铝具有良好的具有良好的导热导热和反光性能。和反光性能。铝铝具有良好的延展性和可塑性。具有良好的延展性和可塑性。铝铝的再利用率高。的再利用率高。铝铝易与其他金属易与其他金属组组成合金。成合金。这这些合金既可保持些合金既可保持铝铝的某些特性，的某些特性，又可又可显显著提高其机械性能。著提高其机械性能。2 2.2.2.铝铝的用途的用途可做可做轻轻型型结结构材料构材料 如：汽如：汽车车、国防工、国防工业业、宇宙、航天工、宇宙、航天工业业。建筑工建筑工业业材料材料 如：如：铝铝合金型材。合金型材。电电气工气工业业材料材料 制造制造电线电线、电缆电缆、电电容器、整流器、容器、整流器、母母线线。耐腐耐腐蚀蚀材料材料 在化学工在化学工业业上常用上常用铝铝及其合金制造各种及其合金制造各种反反应应器、器、储储槽和管路等。槽和管路等。食品包装材料食品包装材料 仓库储仓库储槽、容缸、食品罐槽、容缸、食品罐头头盒子、零用盒子、零用包装包装铝铝箔。箔。3 3.1.1.1.1.铝电铝电解生解生产产所用的原材料大致分三所用的原材料大致分三类类：原料氧化原料氧化铝铝：熔点：熔点为为20502050、沸点、沸点为为3000 3000，它的流，它的流动动性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔体中。性很好，不溶于水，能溶于冰晶石熔体中。熔熔剂剂氟化氟化盐盐（它包括冰晶石、氟化（它包括冰晶石、氟化铝铝、氟化、氟化钠钠、氟化、氟化镁镁、氟化氟化钙钙、氟化、氟化锂锂等）等）阳极材料阳极材料预预焙炭焙炭块块二、电解生产原材料及原理简介4 4.2 2 2 2、电电解生解生解生解生产产原理原理原理原理现现代代铝铝工工业业生生产产，普遍采用冰晶石，普遍采用冰晶石氧化氧化铝铝融融盐电盐电解法。解法。它的主要它的主要设备设备是是铝电铝电解槽。解槽。化学反化学反应应式：式：2Al2Al2 2OO3(3(溶解的溶解的)+)+3C3C（固）（固）4Al4Al（液）（液）+3CO+3CO2 2在冰晶石氧化在冰晶石氧化铝铝融融盐电盐电解法中，熔融冰晶石是溶解法中，熔融冰晶石是溶剂剂，氧，氧化化铝铝作作为为溶溶质质溶解在其中，以碳素材料作溶解在其中，以碳素材料作为为阴、阳两极。阴、阳两极。通入通入强强大的直流后，在两极大的直流后，在两极间发间发生生电电化学反化学反应应，阴极上的，阴极上的产产物物为铝为铝液，阳极上的液，阳极上的产产物物为为二氧化碳等气体。二氧化碳等气体。通入直流通入直流电电的目的：一方面是利用它的的目的：一方面是利用它的热热能将冰晶石熔化能将冰晶石熔化呈熔融状呈熔融状态态，并保持恒定的，并保持恒定的电电解温度；另一方面是要解温度；另一方面是要实现实现电电化学反化学反应应。5 5.3 3 3 3、铝电铝电解解解解质质及其性及其性及其性及其性质质在在电电解生解生产过产过程中，液体程中，液体电电解解质质是保是保证电证电解解过过程能程能够进够进行的行的重要条件之一。液体重要条件之一。液体电电解解质质即指冰晶石氧化即指冰晶石氧化铝铝均匀熔融体，均匀熔融体，其主要成分是冰晶石（占其主要成分是冰晶石（占85%85%左右）。左右）。冰晶石中所含氟化冰晶石中所含氟化钠钠摩摩尔尔数与氟化数与氟化铝铝摩摩尔尔数之比，称数之比，称为为分子分子比。正常生比。正常生产过产过程中，程中，电电解解质质的分子比一般保持在的分子比一般保持在2.42.4左右，左右，呈弱酸性。呈弱酸性。冰晶石理冰晶石理论论上上讲讲，在，在电电解解过过程中是不消耗的，但程中是不消耗的，但实际实际上由于上由于冰晶石中的氟化冰晶石中的氟化铝铝被被电电解液中的水分分解，或自身解液中的水分分解，或自身挥发挥发；氟；氟化化钠钠被被电电解槽内解槽内衬衬吸收以及操作吸收以及操作时时的机械的机械损损失等原因，在生失等原因，在生产过产过程中是有一定程中是有一定损损耗的。耗的。冰晶石在熔点冰晶石在熔点处处的密度的密度为为2.112g/2.112g/3 36 6.动动力分厂力分厂电电解分厂解分厂铸铸造分厂造分厂净净化分厂化分厂阳极阳极组组装分厂装分厂三、主要生主要生产单位及其工位及其工艺7 7.各生各生产单位之位之间的关系的关系载氟氧化铝自备电厂整流阳极组装净化系统氧化铝仓库空压站铸造厂铝产品交流电直流电阳极组原铝新鲜氧化铝烟气载氟料供风8 8.（一）、（一）、动力分厂力分厂动动力分厂主要任力分厂主要任务务：就是：就是负责负责公司内部所有公司内部所有单单位的位的（生（生产产和生活）用和生活）用电电、用水和用、用水和用风风，并，并负责电负责电解槽解槽计计算机控制系算机控制系统统的的维护维护。9 9.电 解 110KV或 220KV10KV动力电1.1.整流所整流所A A、工工艺艺流程：由流程：由电电厂来的厂来的110kV110kV、220kV220kV电压经动电压经动力力变压变压器，器，变为铝变为铝厂所需的厂所需的10kV10kV电压电压；通；通过调压变压过调压变压器及整流器及整流变变压压器利用二极管的器利用二极管的单单向向导导通性能将交流通性能将交流电变为电变为直流直流电电以供以供电电解解铝铝的需要。的需要。B B、工、工艺艺流程流程图图C C、主要、主要经济经济指指标标：整流效率（整流机：整流效率（整流机组输组输出的直流出的直流电电量与量与输输入的交流入的交流电电量的比量的比值值）1010.D D、整流机、整流机组组有载调压变压器整流变压器整流柜1111.2 2 2 2.空空空空压压站站站站工工艺艺原理：大气中的空气原理：大气中的空气经经空气空气过滤过滤器除去其灰器除去其灰尘尘及及杂质杂质后，后，洁净洁净的空气的空气进进入空气入空气压缩压缩机机进进行多行多级压缩级压缩，达到一定，达到一定的的压压力后，然后力后，然后进进入干燥机入干燥机进进行干燥，干燥后的行干燥，干燥后的压缩压缩空气空气进进入入压缩压缩空气管网供用空气管网供用风单风单位使用。位使用。1212.空空空空压压站站站站实实物物物物图图1313.3 3 3 3.供水系供水系供水系供水系统统工工艺艺原理：水源地原理：水源地铝铝厂蓄水池厂蓄水池由由变频泵变频泵+工工频泵频泵供供水母管水母管各用水各用水单单位。位。1414.（二）电解分厂 任任任任务务：是生：是生：是生：是生产产出合格的出合格的出合格的出合格的铝铝液。液。液。液。工工工工艺艺：冰晶石：冰晶石：冰晶石：冰晶石-氧化氧化氧化氧化铝铝熔熔熔熔盐电盐电解法。解法。解法。解法。该该工工工工艺艺是由美国的霍是由美国的霍是由美国的霍是由美国的霍尔尔和法国的埃和法国的埃和法国的埃和法国的埃鲁鲁18861886年分年分年分年分别别申申申申请请的世界的世界的世界的世界专专利。利。利。利。主要主要主要主要经济经济指指指指标标：电电流效率流效率流效率流效率 、氧化、氧化铝单铝单耗耗 、直流、直流电单电单耗耗 、可比交流、可比交流电电耗耗 、阳极毛耗、阳极毛耗 、氟化、氟化盐单盐单耗耗 。主要主要主要主要设备设备是：是：是：是：电电解槽、多功能机解槽、多功能机解槽、多功能机解槽、多功能机组组等。等。等。等。1515.工工艺艺原理：氧化原理：氧化铝铝溶解在熔融冰晶石熔体中，形成具有良好溶解在熔融冰晶石熔体中，形成具有良好导电导电性的性的均匀熔体，采用碳素材料做阴阳两极，当通入直流均匀熔体，采用碳素材料做阴阳两极，当通入直流电电后，即在两极上后，即在两极上发发生生电电化学反化学反应应。在阳极上。在阳极上产产生阳极气体，阴极上析出液生阳极气体，阴极上析出液态铝态铝，用真，用真空抬包周期性从空抬包周期性从电电解槽吸出，送解槽吸出，送铸铸造分厂造分厂铸铸重熔用重熔用铝锭铝锭。电电化学反化学反应应过过程中，阳极不断消耗，阳极母程中，阳极不断消耗，阳极母线线不断下降，要不断下降，要进进行阳极更行阳极更换换和母和母线线提升作提升作业业，另外通，另外通过计过计算机控制，通算机控制，通过过超超浓浓相相输输送向送向电电解槽定解槽定时时添加添加氧化氧化铝铝，保，保证证生生产连续产连续平平稳进稳进行行工工艺艺流程：流程：氧化铝 冰晶石 氟化盐 阳极炭块 阳极气体 电解槽 铝液直流电能 载氟氧化铝 送铸造 气体净化废气1616.。电解生产掠影1717.串联式预焙阳极电解槽1818.槽控机1919.2020.铝电铝电解生解生产产主要操作主要操作阳极更阳极更换换出出铝铝熄熄灭灭阳极效阳极效应应抬母抬母线线原原铝铝/电电解解质质水平水平测测量等量等2121.阳极效阳极效应应：是：是电电解解过过程中程中发发生在阳极上的特殊生在阳极上的特殊现现象象，随着，随着电电解解质质中氧化中氧化铝铝含量的降低，含量的降低，电电解解质对质对阳极碳阳极碳块块的湿的湿润润能力能力下降，下降，电电解反解反应应所所产产生的气体排不出来，聚集在阳极下方，生的气体排不出来，聚集在阳极下方，形成气膜，使槽形成气膜，使槽电压电压急急剧剧上升，俗称阳极效上升，俗称阳极效应应。阳极效阳极效应应的利和弊的利和弊 利：利：洁净洁净槽底，槽底，规规整炉膛，清理阳极底掌，校正整炉膛，清理阳极底掌，校正Al2O3Al2O3浓浓度，清度，清洁电洁电解解质质。弊：浪弊：浪费费大量大量电电耗、人力、物力，耗、人力、物力，严严重重时时烘化炉帮，使烘化炉帮，使系列最大系列最大负载值负载值增加。增加。2222.换换极作极作业业2323.出出铝铝作作业业2424.运运铝铝2525.（三）铸造分厂造分厂主要任主要任务务：是企：是企业业的加工中心，在的加工中心，在这这里里实现实现了原了原铝铝的成型和品位的的成型和品位的调调配与确定。配与确定。经济经济指指标标：控制：控制烧损烧损率不大于率不大于0.6%0.6%2626.工工艺艺流程流程图图原铝预调包炉 前调包配料精炼搅拌电解槽铝 灰灰渣分选粉尘排放废渣排放打 渣调流控流取样打眼生产清炉扒渣静置打印 接收水冷却堆垛打捆检验入库说明：烟气排放粉尘排放废渣排放 噪声烟气排放噪音2727.原原铝检铝检斤斤2828.原原铝铝入炉入炉2929.搅搅拌拌 扒渣扒渣3030.打眼打眼3131.控流控流 打渣打渣3232.一次冷运一次冷运 打号打号3333.脱模脱模 二次冷运二次冷运3434.分分检检3535.码垛码垛3636.打捆打捆3737.铝锭铝锭下下线检线检斤斤3838.入待入待验验区区3939.铝锭铝锭堆堆场场4040.销销售售4141.700Kg700Kg大大块锭块锭生生产线产线4242.（四）净化分厂主要任主要任务务：负责负责将将电电解槽排出的烟气收集解槽排出的烟气收集净净化化处处 理；理；将氧化将氧化铝铝通通过浓过浓相、相、净净化、超化、超浓浓相系相系统输统输送到送到电电解分厂的每台解分厂的每台电电解槽。解槽。4343.氧化氧化铝浓铝浓相相输输送送以以压压力罐力罐为为中心，以中心，以压缩压缩空气空气为动为动力，力，通通过浓过浓相管路相管路实现实现把氧化把氧化铝输铝输送到送到现场贮仓现场贮仓。4444.氧化氧化铝仓库铝仓库4545.加料加料4646.下料下料4747.浓浓相相输输送送4848.氧化氧化铝铝料料仓仓4949.烟气烟气净净化系化系统统烟气烟气净净化化以除以除尘尘器器为为中心，利用中心，利用电电解生解生产产的原料的原料AlAl2 2OO3 3对对烟气中的有害成分（氟化物）烟气中的有害成分（氟化物）进进行吸附（行吸附（AlAl2 2OO3 3 +6HF=2AlF+6HF=2AlF3 3+3H+3H2 2OO），利用），利用VRIVRI反反应应器使吸附器使吸附剂剂（AlAl2 2OO3 3）能）能够够与烟气充分接触，从而达到降低烟气中氟化物含量与烟气充分接触，从而达到降低烟气中氟化物含量的目的，将含有大量的目的，将含有大量载载氟氧化氟氧化铝铝的气体送入布袋除的气体送入布袋除尘尘器器进进行气固分离。行气固分离。净净化气体化气体经经烟囱排入大气，固体烟囱排入大气，固体载载氟氧化氟氧化铝铝经经溜槽、气力提升机送入料溜槽、气力提升机送入料仓仓。5050.净净化系化系统统控制控制图图5151.电电解烟管解烟管5252.主引主引风风机室机室5353.VIRVIR反反应应器器5454.袋式除袋式除尘尘器器5555.烟气排空烟气排空5656.超超浓浓相相输输送系送系统统超超浓浓相相输输送系送系统统氧化氧化铝铝在密在密闭闭的溜槽内被高的溜槽内被高压压离心离心风风机流化后，机流化后，转变转变成固气两相流体，具有流体的性成固气两相流体，具有流体的性质质，通，通过过调压阀调压阀的控制，溜槽内部形成的控制，溜槽内部形成压压力梯度，使流化力梯度，使流化态态氧化氧化铝铝在水平溜槽内向前流在水平溜槽内向前流动动，向，向电电解槽内解槽内输输送氧化送氧化铝铝作作业业。5757.超超浓浓相相输输送送5858.（五）阳极组装分厂任任务务：负责负责残极残极处处理和阳极理和阳极组组装。装。经济经济指指标标：磷生：磷生铁铁 83kg/83kg/组组 交流交流电单电单耗耗 200200千瓦千瓦时时/组组5959.工工工工艺艺流程流程流程流程 1 1、将残极运至阳极、将残极运至阳极组组装分厂，装分厂，经经装卸站挂到装卸站挂到积积放式放式输输送送机（机（简简称称悬链悬链）上，由）上，由悬链悬链吊运残极依次通吊运残极依次通过过残极残极压压脱机、脱机、磷磷铁环压铁环压脱机、脱机、导导杆杆矫矫直机、直机、钢钢爪爪矫矫直机、直机、钢钢爪清刷机、爪清刷机、导导杆清刷机、蘸石墨装置、杆清刷机、蘸石墨装置、钢钢爪烘干机等爪烘干机等设备设备完成残极完成残极处处理和理和导导杆及杆及钢钢爪修复等爪修复等过过程后程后输输送到送到浇铸浇铸站准站准备浇铸备浇铸。2 2、合格的阳极碳、合格的阳极碳块块从碳素厂运送至从碳素厂运送至组组装分厂碳装分厂碳块库块库，碳，碳块库块库里的堆里的堆垛垛天天车车把碳把碳块块放在板式放在板式输输送机上，板式送机上，板式输输送机送机输输送碳送碳块块到到浇铸浇铸站准站准备浇铸备浇铸。3 3、中、中频频炉把已炉把已经经配好的磷生配好的磷生铁铁熔熔炼炼成成铁铁水，利用水，利用浇铸浇铸机机运送到运送到浇铸浇铸站，站，导导杆杆组组和碳和碳块组啮块组啮合好合好进进行行浇铸浇铸，质质量合量合格的阳极格的阳极组组通通过悬链输过悬链输送机运送到装卸站，卸下后运至成送机运送到装卸站，卸下后运至成品品库库。浇铸质浇铸质量不合格的阳极量不合格的阳极组组利用残极手利用残极手动压动压脱机脱机压压脱脱后后导导杆循杆循环环利用，碳利用，碳块块返回碳素厂。返回碳素厂。4 4、清理出的极上、清理出的极上电电解解质质由破碎系由破碎系统统破碎至破碎至1mm1mm以下，返以下，返回回电电解槽使用。解槽使用。经经残极残极压压脱机脱机压压下的残极作下的残极作为为阳极生阳极生产产的的配料返回碳素厂。配料返回碳素厂。钢钢爪上磷爪上磷铁环压铁环压脱后再脱后再经经清理清理滚滚筒清理筒清理后返回中后返回中频频炉循炉循环环使用。使用。6060.生生产现场产现场6161.悬链悬链系系统统控制控制图图6262.