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铝电解工理论知识复习资料
（一）填空题
1、电解系列中，电解槽均以（   串联  ）形式连接的。
2、铝在常温下密度为（   2.7  ）g/cm3  ，在电解温度下密度为（2.3     ）g/cm3 ，在电解温度下电解质密度为（  2.1   ）g/cm3 。
3、写出下列物质的分子式：氧化铝（Al2O3    ）、氟化氢（  HF   ）、二氧化硅（  SiO2   ）、四氟化碳（  CF4   ）。! l. ~6 k$ J' J
4、电流效率低的主要原因是（铝的再溶解损失    ）。
5、理论上生产一吨铝需要氧化铝（  1889    ）Kg。
6、阳极气体的主要成分是（   CO2   ）、（   CO   ）。( V( x$ Y. X
7、理论上用1安培电流，电解1小时可在阴极上析出（0.3356    ）克铝。
8、氧化铝——冰晶石熔体电解时，99%的电流是由（  Na+   ）传导的。
9、阳极效应发生的根本原因是（   Al2O3  ）浓度降低。
10、理论上生产一吨铝所需的电耗（  6320   ）kWh。/ |/ v; c' k' S8 D( o
11、铝电解槽按阳极结构可分为（  预焙槽   ）和（  自焙槽   ）。
12、铝的熔点是（  660℃   ）。7 ?! l* x+ ], l* f; g813、电流强度是决定（  槽型   ）和（  生产能力   ）大小的主要因素。
14、（  氧化铝   ）是铝电解所用的原料，又是烟气净化的（  吸附剂   ）。. [1 d% J- K8 \8 j9 C" A! m
15、熔融电解质开始有（  固体   ）析出时的温度，叫（  初晶温度   ）。, j6 Q' n) Y; J+ x: x
16、电解质的分子比是指（  氟化钠   ）与（  氟化铝   ）的摩尔分子数量的比值。4 P' ?2 F5 X; {7 S2 d
17、电解槽的极距是指（  阳极底掌   ）到（  铝液表面   ）之间的距离。5 l+ P& p) `! `$ b& ^  z
18、生产中，电解质的损失除了挥发外，还有（  水解   ）和（  机械损失   ）损失。
19、外取电解质或铝液时，工具先要（  预热   ），防止（  爆炸烫伤   ）。
20、发生漏炉时除集中力量抢修外，还必须有专人看管（  槽电压   ），防止（  断路   ）事故发生。
21、铝电解槽烟气净化分（  干法净化   ）和（  湿法净化   ）两种方法。
22、铝的原子量为（  27   ）,铝的电化学当量为（  0.3356克/安培•小时   ）。" Z8 d) m- @& z) o, |  j
23、铝电解阴极副反应主要有（  钠的析出   ）、（  铝的溶解和损失 ）和（碳化铝的生成）。
24、决定直流电耗的两个因素是（  槽平均电压   ）和（  电流效率   ）。) V9 p8 ]( V' m: B) o/ _% }
25、铝电解生产过程中阳极气体主要成分为（  CO2   ）和（  CO   ）的混合物。4 q0 V. \1 M5 N1 [; X! l( c* c
26、测量电解温度的方法主要有（  热电偶测温法   ）。; h, u9 |* p/ ^' u' v) O$ D
27、原铝中杂质主要有两类，属于（  金属杂质   ），另一类属于（  非金属杂质   ）。; g3 N" O5 Q5 W0 b0 \
28、电解槽生产初期，（  焙烧   ）和（  启动   ）质量好坏是引起阴极内衬早期破损的关键环节。
29、装炉过程中，一定要注意（  阳极底掌摆平   ）和（  炉料不能进入阳极底掌内   ）。
30、计算机控制电解槽的原理，实际上是控制（  槽电阻   ）。3 O& ]9 c8 b1 p/ N8 }; J; u! y" R
31、初晶温度是指液体开始形成（  固体   ）的温度。生产中电解质工作温度一般控制在初晶温度以上（  10～20℃   ）的范围。9 E# E- z4 P4 p  c1 b( c
32、写出冰晶石-氧化铝熔液电解的总反应式（2Al2O3 + 3C＝4Al +3 CO2    ），阳极反应式（  3O2-（络合的）+ 1.5C－6e → 1.5CO2   ），阴极反应式（  2Al3+（络合的）+ 6e → 2Al   ）。
33、国标GB/T1196-2002《重熔用铝锭质量标准》规定：8 C$ r" U1 h9 m( Y. s
AL99.70Fe 不大于（  0.20％   ），Si不大于（  0.12％    ）， Ga不大于（   0.03％    ），杂质总合不大于（0.30％   ）；Al99.70A Fe 不大于（   0.20％  ），Si不大于（  0.10％    ）， Ga不大于（0.03％    ），杂质总合不大于（  0.30％    ）。" D$ ~- |- C# N, K# h. X
34、我国大型预焙槽主要采用（  稀相   ）、（  浓相   ）、（  超浓相   ） 输送技术输送物料。3 _  p+ Q( |* m2 }& k
35、电解生产工艺技术参数主要有系列电流强度、槽电压、（  电解温度   ）、（   分子比  ）、（  电解质和铝液水平   ）、（  阳极效应系数   ）等。# I' C6 O# S" u. }( ]5 H
36、我国铝行业现阶段电解槽的焙烧启动方法有（  铝液焙烧   ）、（   焦粒焙烧  ）、（  燃气焙烧   ）三种。
37、 阳极设置过高或过低则会造成（  阳极导电不良   ），致使阳极（  阳极偏流发红   ），导致电压摆。
38、提出残极后，应检查槽内（  有无结壳   ）、（  碳渣情况   ）、（  邻极情况   ）、（  炉底情况   ）、以及两水平等项目。
39、加极上氧化铝的目的是（  保温   ）、（  防止阳极氧化   ）和（  降低钢爪与炭块之间压降   ）。
40、料箱有料，电解槽下料点不下料的原因有（电磁阀坏    ）、（  下料阀被关   ）和 （  风动溜槽堵塞   ） 。
41、熄灭AE前应检查（AE电压    ），槽控箱是否（  处于自动   ），下料气阀（是否打开  ）等情况。 : I2 X) 42、槽控箱具有（AE处理）、（  正常处理   ）、（  调整电压   ）等控制功能。& K, @$ p* c& l1 ~
43、电解槽炉帮较空时，一般出现（壳面裂纹下陷    ）、（  火眼多   ）、（  电解质水平高   ）、（  槽温高   ）、   和（  电压摆   ） 等现象。" L! J6 h/ ]# j& `2 v5 p/ }# i) G/ E: h
44、当对地电压异常，（降电流    ）、（出铝    ）、（  抬母线   ）、（   发生AE  ）和（  换极   ）时，应终止测定阳极电流分布作业。

（二）        单项选择题
1、某电解系列生产槽200台，当日发生阳极效应30个，那么当日系列效应系数为（D     ）次/日.台。
A、0.25      B、0.32      C、0.60      D、0.15
2、某大组全月产原铝180 t，全月消耗氧化铝360 t，那么该大组当月每吨原铝氧化铝消耗为（D     ）Kg。+ ?5A、1898 Kg    B、1900 Kg   C、1945 Kg   D、2000 Kg; i3 e* U9 h- X4 O) H# e& p
3、冰晶石是作为（B    ）往电解质中补充添加。
A、熔质    B、熔剂   C、添加剂   D、原料. A) t5 x8 |8 \ " W/ V
4、铝液的比重要比电解质的重，一般两者相差（B    ）g/cm3。
A、0.05    B、0.2    C、0.4     D、0.60 & _, m2 v
5、电解质中挥发性最大的物质是（  B  ）。
A、NaF     B、AlF3    C、Na3AlF6    D、MgF2$ T6 \7 |( L" o* I: t/ O$ T
6、添加MgF2能（    A）电解质的表面张力，促进炭渣分离。  k- t: F$ \+ d8 b$ r4 D
A、增大     B、减小     C、不改变     D、去消+ N! R( \' F# t( F% l
7、分子比降低使电解质的挥发损失（  A  ）。
A、增大     B、减小     C、不改变   D、为零
8、氟化盐的理论消耗量为（A    ）Kg/t•Al' K* f1 U% c# @6 v# X# p0 q4 B
A、0     B、10～20     C、20～30     D、30～40! a! v& p' j4 W( [
9、在计算机控制的中间下料电解槽上，电解质中氧化铝浓度一般应控制在（  B  ）。
A、0～1.0%    B、1.5～3.0%    C、3.5～5.5%    D、6～8%$ [$ ?! S* L: B! O"
10、电解槽启动后期是指（ C   ）。
A、从开始启动到停槽之间        B、从启动结束到停槽之间  O. t% b6 i- C、从启动结束到正常生产之间    D、从正常生产到停槽之间% Q& _" p- c 6 ? }
11、破损槽炉底修补后在工艺上应注意（  C  ）。
A、多造沉淀形成炉底结壳             B、保持低铝水平
C、保持适当低的电解温度和高铝水平   D、勤加工勤扒沉淀
12、氧化铝电解过程中，E极化 = E分解（ A  ）E过，（《电解铝生产工艺与设备》第18页：分解电压指长期进行电解并析出电解产物所需的外加到两极上的最小电压；电化学中把实际的分解电压称为极化电压，极化电压用E极化 = E分解（ A  ）E过表示；过电压与很多因素有关，但一般来说，温度越高，分子比越低，氧化铝含量越高，则过电压越低。过电压在数值上等于阳极过电压与阴极过电压之和 ；；+ i; c# a2 _$ c3 S* C
A、+    B、－    C、×    D、÷
13、自然界中的铝含量极为丰富，几乎占地壳中全部金属含量的（  B），占地壳中全部含量的%7.56，地壳中存在元素由多到少依次为：氧 O 硅Si 铝 Al 铁 Fe 钙 Ca 钠 Na ，地壳中存在最多的 金属元素为：铝 Al 。
A、二分之一    B、三分之一 （铝占金属的31.76%-33.40%）
  C、四分之一    D、五分之一
14、在电解温度下，铝液比电解质的比重（ A ）对生产越有利。
A、愈大    B、愈小    C、不变     D、为零
15、电解槽烟气净化用的吸附剂是（ D ）。
A、AlF3     B、NaF    C、Na3AlF6   D、新鲜Al2O3
16、铝电解生产电能利用率为（  B）。2 {+ r( t, d6 F; u( n
A、20～30％  B、40～50％  C、60～70％   D、80～90％$ b1 h# s+ n* G2 W7 m7 k
17、电解槽炼铝通入的电是（B   ）。
A、交流电   B、直流电   C、交直流电   D、无线电) |8 S" n. d* w, f
18、预焙槽换阳极采取的方法是按（ B  ）。
A、自然数顺序法   B、交叉法   C、随机抽样   D、无顺序
19、最适合电解生产的氧化铝是（  A   ）。
A、砂状氧化铝  B、中间状氧化铝  C、粉状氧化铝  D、微粉氧化铝
20、槽子焙烧结束时槽温一般要达到（C    ）。; V/ t  {! k3 r+ V. n
A、400～600℃  B、600～800℃  C、800～950℃  D、950～1050℃6 b% `+ S! m' Q3 j, H7 ~
21、电解质中炭渣多时应该（D    ）。
A、在出铝口捞炭渣          B、在熄效应口捞炭渣   
C、在加工面捞炭渣          D、在利用一切机会捞炭渣
22、下面是某厂电解槽的一组参数，单位正确的是（      D     ）
                     A       B         C        D1 x; _/ T# C1 W4 P  [
母线电流密度0.30     A/cm2   A/mm     A/cm2     A/mm2阳极电流密度 0.80      A/cm   A/mm2      A/mm      A/cm2  m7 g; P0 A) t  ^7 \  f: P& _
23、LiF是一种有益的添加剂，下列说法不准确的是（     C      ）      
A、LiF能降低电解质的初晶温度
B、LiF能提高电解质的导电度  
C、LiF能提高电解质中AL2O3的溶解度  
D、LiF能使电解质密度降低
24、电解槽工作电压包括以下各项，不正确的一项是（   D        ）5 i  J. `! [* |! ?( V9 n
A、极化电压降  B、阴极电压降   C、阳极电压降   D、效应分摊压降      
25、能够提高电解质导电性的物质有（    C        ）' k1 _! z4 i- G
A、氧化铝      B、氟化铝      C、氟化钠     D、氟化镁
j26、杂质中含有下列物质混入电解原料中，能影响原铝质量的有（D    ）
A、氧化镁    B、氯化钠     C、氧化钙      D、二氧化硅" @! h0 K( m$ R1 a
27、降低分子比，下列说法不正确的是（ D          ）
A、降低电解初晶温度             B、增加氟化盐挥发损失     ) F  f$ N! l: c4 N& t5 v7 w
C、降低电解质电导率             D、提高Al2O3的溶解度
28、正常生产条件下，下列说法正确的是：（   D        ）# _9 e& R8 R$ Q1 \6 d6 s
A、温度高则阳极单耗低          B、电流大则阴极单耗大     6 A/ ?4 x% b4 f
C、电流效率高则阳极单耗高      D、电流效率高则阳极单耗低$ n0 v$ g+ \1 j. q% i- f1 ~
29、能提高电解质初晶温度的物质有（   B        ）" o& \* p- q' G# A" ]1 o
A、氟化铝     B、氟化钠     C、氟化镁     D、氟化锂# p6 [9 E" ~8 y! Q& X
30、阳极效应时，阳极气体成分中（      C     ）* D; g% s4 d* N4 k
A、CO2含量不变  B、CO2含量增加   C、CO2含量减少 D、CO含量减少  x( z. e- l1 K. X. {1 v  j" {
31、杂质中含有下列物质混入电解质原料中，能影响电解质成分的是（       C    ）
A、氧化铁     B、二氧化硅       C、氧化钙      D、氧化铜5 k6 Q5 g# l! r$ h: E
32、工业生产中，氟化镁是一种有益的添加剂，下列叙述不正确的是（  C         ）
A、氟化镁能降低电解质的熔点     
B、氟化镁增加电解质的表面张力     
C、氟化镁能提高电解质对Al2O3 的溶解度        
D、氟化镁是一种矿化剂5 _/ R! H% P5 j4 ~8 P) {
33、铝的熔点为（ B         ）℃。 $ `0 A/ Y4 m; M' m" G5 `: K8 ?
A、550          B、660            C、770          D、880
34、不能影响阳极消耗速率的是（ D       ）
A、电解温度   B、电流强度   C、阳极电流密度    D、阴极电流密度
35、160KA系列电解生产中，阳极电流密度是0.72A/cm2,电流效率是92.5%，阳极消耗量为556Kg/t-Al，阳极假比重为1.55g/cm3，则阳极消耗速度约是 （ C  ）公式（《电解铝生产工艺与设备》第91页）：hc（阳极消耗速度）=8.054×d阳(阳极电流密度)×电流效率×wc(阳极消耗量)×0.001÷dc（阳极假比重）。
A、1.4cm  B、1.6cm  C、1.9cm  D、2.2cm
（三）判断题（对打 √  ，错打X）
1、一般认为电解温度越低，电流效率越高。              （  √   ）
2、阳极电流越小，阳极电压越高。                     （  ×   ）  [8 Z" x/ j- [% M
3、阳极电压降的高低与槽工作电压升高降低无关。               （   √  ）8 }! p! }, w* V3 h( W
4、电解质液与铝液界面分离越清亮，铝的二次反应就越少。（  √   ）( K& Y J
5、减少电解槽的热损失，可为降低电解槽的能耗创造条件。（  √   ） - f2 k- l6 V
6、原铝中的杂质主要有硅、铁、铜、镓、镁。          （  √   ）
7、系列零点位漂移与生产槽的对地绝缘无关。          （  ×   ）' ^6 ~& x! ?/ W) r
8、增加生产槽数或缩短停槽大修时间，可增加槽昼夜总数。（  √   ）, |9 ]1 y) t, _6 d+ N) `
9、降低吨铝直流电耗，主要是降低槽平均电压和提高电流效率。（√    ）
10、添加锂盐可降低电解质初晶温度和降低电解质的导电性。（   × ） ! z. p- L, m Y9 r- F
11、铝的化学性质十分活泼，铝在自然界中都是以化合态形式存在，即以Al2O3新式存在。 （  √  ）
12、天然冰晶石呈中性，人造冰晶石呈酸性。              （√    ）
13、电能效率是指每千瓦时能产多少铝。                  （√   ） % l5 E! B. z
14、电解质应具有极小的粘度，这样对生产有利。          （×   ）6 U: ?& m1 t8 T2 T9 h5 h0
15、添加氟化镁可以降低电解质的初晶温度。              （  √  ）, A% A; q) C$ p- B& ]# d0 p8
16、金属铝在阳极反应中析出，然后沉集到阴极碳块上面。  （  ×  ）* K2 ~5 R6 u* `6 f/ K
17、电解槽启动后应进行高分子比、高温建炉膛。         （  √  ）
18、炭素阴极材料在电解槽开动初期具有明显的吸钠性。   （  √  ）$ a: N4 h4 ?5 E0 R
19、消除电解槽针振及电压摆动的方法就是提阳极。       （  ×  ）& m6 k: i. g6 h) g* A3 g; L
20、侵蚀到阴极炭块中的黄色颗粒是钠。                 （  ×  ）
21、阳极效应的发生通常与电解质中缺少氧化铝有密切关系。（  √  ）
22、阳极效应通过微机可以提前预报。          （√   ）
23、氧化铝中过多的杂质Fe2O3和SiO2，在电解过程中析出铁和硅，进入铝中，影响着原铝质量。                           （  √  ）
24、电解槽在正常生产时，电解质成份的变化往往是分子比自动升高和添加剂含量自动降低。                              （  √  ）
25、凡是已生产的电解槽因故停产后，经过大修又重新启动时称为电解槽的二次启动。                                    （  ×  ） , 26、电流强度和电压的变化影响电解槽热量收入的变化，铝水平和电解质水平的高低影响电解质热量支出和热稳定的好坏。     （  √  ）
27、化炉膛时，分子比易降低，长炉帮炉膛收缩时，分子比易升高。（×    ）
28、槽电阻直接等于槽电压除以槽电流强度。            （×   ）$ G  ^! G! d6 b" K
29、铝电解生产中，“阳极过电压”远大于“阴极过电压”。（ √   ）  & z3 d! A# Y( Y9 t: h8 [- L* F
30、电解槽中添加氟化铝会使电解质密度增加。           （×    ） 1 U% R6 q' W4 O' Q2 M
31、电解温度一定大于电解质的初晶温度。              （√   ）" U- \2 U4 O4 T1 w* u/ ~: V
32、砂状Al2O3的粒度大，在电解质中不易溶解，因而容易产生沉淀。（   × ）5 P3 B6 v! |* n% E4 h3 k
33、每日分摊到每台槽的阳极效应次数称为阳极效应系数。 （  √   ）
34、铝电解生产的电流效率就是电能效率。             （  ×   ） 4 s1 v' |$ z
35、由于磁场的作用会导致铝液在槽内倾斜，使槽极距高低不一致。 （√  ）
36、热槽下料（Al2O3）少也不易来阳极效应，主要原因是槽温过高。（√   ）
37、原铝直流电耗只与槽平均电压和电流效率有关       （  √  ）2 x 38、调整电解质分子比的方法是向槽内加入适量的氟化铝（   ×  ）! a, u3 }9 ^) D- h, C4 i  x
39、出铝前，电解槽容易发生阳极效应的原因是氧化铝的溶解度和溶解速度降低。                                      （   ×  ）" V* 40、启动初期容易造成分子比降低，原因是氟化铝挥发损失所造成。（   ×  ）而是阴极内衬对Na的大量吸收
（四）简答题& R) F- b! M: h# d6 n' r$ i/ m
1、简述影响电流效率的主要因素？' O$ h, S$ h  f- C
电解质温度，氧化铝浓度，添加剂，分子比，极距，阴极电流密度，槽龄，阳极效应系数，电解质内杂质含量，两水平。% H; a. \/ E8 r9 O
2、简述压槽是什么原因造成的？( E# q3 I" ^) R
槽膛内型、电解槽内沉淀的分布、电解槽内的结壳、铝水平低和电压低。% w9 \9 z
3、简述电解槽焙烧的目的？
使阴极底部炭块和侧部炭块烧成一个整体、排除内衬中含有的水分、均匀升高内衬温度，使之接近或达到正常生产的温度。: E( X# b' f1 S2 i  k
4、低分子比生产有什么好处？（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）电解质的密度和粘度有所降低，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。
5、减少炭阳极消耗的途径有哪些？$ a" v+ |, b
（1）提高电流效率；（2）提高炭素材料机械强度及抗氧化性能，减少氧化及掉块；（3）保持阳极工作正常，防止阳极过热，封好阳极保温料，防止电解质上面的阳极与空气接触，减少氧化；（4）加强对阳极的检查，防止过厚的阳极就换掉，保证阳极使用周期；在保证不涮爪头、不露大饼的条件下延长阳极使用周期。. g; G! u; G5 e; i! g
6、什么叫压槽？压槽的处理方法？  \" C: ]6 k- D8 r
因极距保持过低，导致电解质不沸腾，或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。压槽的处理方法：（1）如果是极距过低造成，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。
7、砂状Al2O3有哪些优点？' [) }; ]% A6 H
砂状氧化铝的优点，主要表现在其良好的流动性、溶解性、不挥发性和吸附氟化氢性，这对铝电解生产极为有利。
8、写出铝电解槽的阴极和阳极的电化学反应方程式及总反应式？在阳极上： 3O2-（络合的）+ 1.5C－6e → 1.5CO2
 在阴极上： 2Al3+（络合的）+ 6e → 2Al
 总反应式：2 Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2
9、铝电解的生产原理是什么？画出工艺流程简图？铝电解的生产原理是采用氧化铝－冰晶石融盐电解法，它是以冰晶石作为熔剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽内，使阴阳极发生电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是气体。这种方法就是电解法炼铝。3 q. y( d. & h/ g% I
    化学反应方程式：     2 Al2O3＋3 C＝4 Al＋3 CO2工艺流程简图为：
10、电流效率降低的原因是什么？其本质和主要原因是什么？- h% e, r* h) G
引起电流效率降低的因素很多，归纳起来，不外乎下列四种：0 \( Y& R" e! m, ]0 H, l5 {' g% @
（1）铝的溶解和再氧化损失；（2）其它离子放电，主要是指钠的析出；（3）电流空耗，包括高价铝离子与低价铝离子的循环转换、阴阳极短路和漏电、电子导电等；（4）其它损失，包括槽内生成Al4C3、熔盐中水分和杂质的电解、出铝和铸造过程中的铝损失等。在这些因素中，最主要的是铝的溶解与损失。: W* N) \. b2 h: r
11、什么叫“铝的二次反应”，写出反应式？
“铝的二次反应”是指槽内阴极上已经析出的铝水，一部分又溶解到电解质中，经扩散和转移到阳极附近，被阳极气体氧化所造成的铝损失，称为铝的溶解与损失即“铝的二次反应”，这是电流效率降低的本质与主要原因。其反应式为：5 i! [+ C8 _/ }! p
2Al（溶解的）＋3CO2（气）＝Al2O3（溶解的）＋3 CO（气）
12、目前世界铝电解槽工业发展的方向是什么？答：目前世界铝电解槽的发展方向，是向着大型化、高效化、节能化、环保化、自动化的现代化预焙槽方向发展。
13、什么叫电解质的“过热度”？一般保持多高？炭渣对过热度有何危害？答：电解质的“过热度”，是指电解质的实际温度减去初晶温度的差值，即：过热度＝电解质温度－初晶温度。一般“过热度”应保持在10～20℃。
14、什么是极距，有什么作用？极距是指阳极底掌到阴极铝液镜面之间的距离，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直接影响，增大极距能减少铝损失，提高电流效率。缩短极距可降低电压，节省电能，但过低极距会造成铝的损失增加，降低电流效率。8 {$ @6 S# @# r" E( F# X; V: |
15、Al2O3原料中杂质对电解生产有什么危害？% w; g6 o- j3 d8 d& ~* p& `
工业氧化铝中杂质主要是SiO2、Fe2O3、Na2O、CaO和H2O对电解均有不利影响。电位正于铝元素的氧化物杂质，如SiO2、Fe2O3在氟化盐中溶解时，其Si、Fe离子先入铝离子在阴极上放电析出，影响铝的质量，CaO与H2O与氟化盐反应，分解了价高的氟化盐。使氟化盐消耗增大，另外，CaO会造成电解质中CaF2实际偏高，H2O会造成铝中氢含量升高。. [. B3 w3 h6 J9 u0 X7 P
16、铝电解通入直流电的目的是什么？铝电解通入直流电，一方面是利用它的热能将水晶石熔化或熔融状态，并保持一定的电解质温度；另一方面主要的也是在两极实现电化学反应，也就是电解质中铝离子从阴极得到电子而析出，从而得到铝，阴离子则在阳极上放大，与碳生成CO、CO2的混合气体。
（五）计算题5 K# m" |& J2 u& d; G
1、某系列电解槽原电解电流240000安培，槽工作电压为4.150伏，如果降低电解电流8000安培，求该槽工作电压降低多少伏？（ 该槽反电动势为1.600伏，计算保留三位小数）
解：设降低电解电流8000安培后，槽工作电压为XV，则有：. G7 u7 R* U%
V/I=R,槽电阻不变，那么：（4.15-1.6）/240000=（X-1.6）/（240000-8000）
解得：X=4.065V，工作电压降低值为：4.15-4.065=0.085V1 ^& ^6 Z$ T* h: U/ t( [
2、某系列生产槽160台，效应系数0.15次/台.日，系列电流强度200000安培，槽平均效应电压升高35伏，问每年（365天）应发生阳极效应比正常生产多消耗多少直流电？（每次效应持续3分钟计算保留整数）解：依据题意有：
II=200000A=200KA;U=160×0.15×35=840V;t=（3×365）/60=18.25h, {; B) I/ }' ~: {0 b
根据公式：W=IUt=200×840×18.25=3066000kWh答：每年发生阳极效应比正常生产多消耗3066000kWh直流电。) w! B7 V! E; C" N
3、电流强度为280000安培的某个电解系列，正常生产电解槽有252台，电流效率为93.30%，若阳极效应系数由0.25次/槽.日降到0.15次/槽.日，问该系列全年可节约多少电？吨铝成本因降低阳极效应系数节电而下降多少元？（已知电价为0.40元/kWh,效应电压为35伏，电解槽工作电压为4.15伏，效应时间为3分钟, 计算结果精确到小数点后面一位数。）
解：已知效应电压升高： U = 35－4.15 = 30.85（伏）,
     I = 280000A=280KA,  t =3分钟 = 3/60小时 = 0.05小时，" `$ X7 b6 K) F) L# i! _8 P# a
则发生一个阳极效应消耗电能：
W = UIt = 30.85×280×0.05 = 431.9（kWh），全系列每天少发生效应数为:
n= 252×（0.25－0.15）= 25.2（个），全年全系列可节电：
W年 = 25.2×365×431.9 = 3972616.2（kWh）= 397.3万kWh折合节约电费:
397.3 ×0.4＝158.9（万元）
折合吨铝节约成本：
158.9÷（0.3356×280000×93.3%×24×365×252×10-6×10-4）=8.2（元） $ U5 A4 B# L: U1 W0 o' o5 _2 G
  答：该系列全年可节约397.3万kWh的电能, 吨铝成本因降低阳极效应系数节电而下降8.2元。8 e) @! f0 G. P  ^) V3 F
4、某电解厂电流效率在93.30%时测定阳极气体中含CO2为75.6%，电流效率在94.30%时测定阳极气体中含CO2为77.6%，假设阳极气体中全为 CO2和CO ，则问电流效率由93.30%提高到94.30%时，理论上吨铝炭耗应节约多少公斤？
解：（1）先假设生成的阳极气体均为CO 则有：
Al2O3   +   3C   =   2Al   +   3CO
3×12   ：  2×27
X1       ：      1
       ∴ X1=   ×1 = 0.666（吨炭）=666公斤# l* C2 X. q) x: L$ `
     （2）再假设生成的阳极气体均为CO2 则有：' L; }) H1 c4 h
2 Al2O3  +  3C  =   4Al   +  3CO2
3×12   ： 4×27
X2     ：    1/ [3 |3 H1 U- T# M4 H
          ∴ X2  =  ×1 = 0.333（吨炭）=333公斤
（3）当阳极气体中组成为75.6% CO2、24.4% CO时，生产 一吨原铝消耗炭为：
333×75.6%+666×24.4%=414（公斤）；当阳极气体中组成为77.6% CO2、22.4% CO时，生产 一吨原铝消耗炭为:333×77.6%＋666×22.4%＝408（公斤）。也就是说，电流效率由93.3%提高到94.3%时，理论上吨铝炭耗应节约：414－408=6（公斤）。
答：电流效率由93.30%提高到94.30%时，理论上吨铝炭耗应节约6公斤。; d3 S1 I. Q& o$ v5 p7 ?# X
5、某厂2005年正常生产有电解槽168台，电流强度为200000安培，电流效率为93％，2006年有正常生产电解槽253台，电流强度为210000安培，电流效率为93.5％，问该厂2006年比2005年铝产量提高多少吨？
解：（1）2005年某厂铝产量为：M1＝0.3356Iηt＝0.3356×93％×200000×24×168×365×10－6＝91864.619（吨）。
（2）2006年某厂铝产量为：M2＝0.3356Iη t＝0.3356×93.5％×210000×24×253×365×10－6＝146041.77（吨）。; u. r6 （3）某厂2006年比2005年铝产量提高为：M2－M1＝146041.77－91864.619＝54177（吨）
答：某厂2006年比2005年铝产量提高54177吨。" M( j+ E; G/ }+ C; r
6、某系列电流强度为200000安培，有200台工作电解槽，若电解效率由92%提高到93%，问每年（365天）可增加原铝多少吨？
解：M1=0.3356 I t×η1×10-6
     M2=0.3356 I tη210-6
△M=M2-M1" ]* ^% b4 G7 R. P. s) P
   =0.3356×24×365×200×200000 (93%-92%)×10-6=1175.942吨。答：该系列每年可增加原铝1175.942吨。$ m# h+ ^/ q% A5 G! e0 H
7、今有一电解槽，液体电解质为8000Kg，成份为CaF25%，Al2O35%，需将分子比从2.7（质量比1.35）降到2.6（质量比1.3），计算需加入的AlF3的量。4 h" k+ `) V" i  M+ @
解：电解质中冰晶石的量为：8000×(1-5%-5%)=7200Kg，
则：需加入AlF3的量：Q AlF3=[2P（K1-K2）]/[K2（2+K1）]) m  t  L4 ]  w
= [2×7200×（2.7-2.6）]/[2.6×（2+2.7）]=118Kg' g) b9 ^& ~: P* ?% q$ K( _
答：需加入AlF3118Kg