电解铝厂生产流程简介.ppt

电解铝厂生产工艺流程简介 一 铝的性质及用途二 电解生产原材料及原理简介三 主要生产单位及其工艺 一 铝的性质与用途 1 铝的性质铝的密度在常温下为2 7 液态时为2 3 是铜和铁的三分之一 其熔点为660 左右 铝具有良好的耐腐蚀性 铝表面在空气中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 铝是一种良好的导电材料 铝具有良好的导热和反光性能 铝具有良好的延展性和可塑性 铝的再利用率高 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 2 铝的用途可做轻型结构材料如 汽车 国防工业 宇宙 航天工业 建筑工业材料如 铝合金型材 电气工业材料制造电线 电缆 电容器 整流器 母线 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 食品包装材料仓库储槽 容缸 食品罐头盒子 零用包装铝箔 1 铝电解生产所用的原材料大致分三类 原料 氧化铝 熔点为2050 沸点为3000 它的流动性很好 不溶于水 能溶于冰晶石熔体中 熔剂 氟化盐 它包括冰晶石 氟化铝 氟化钠 氟化镁 氟化钙 氟化锂等 阳极材料 预焙炭块 二 电解生产原材料及原理简介 2 电解生产原理现代铝工业生产 普遍采用冰晶石 氧化铝融盐电解法 它的主要设备是铝电解槽 化学反应式 2Al2O3 溶解的 3C 固 4Al 液 3CO2在冰晶石 氧化铝融盐电解法中 熔融冰晶石是溶剂 氧化铝作为溶质溶解在其中 以碳素材料作为阴 阳两极 通入强大的直流后 在两极间发生电化学反应 阴极上的产物为铝液 阳极上的产物为二氧化碳等气体 通入直流电的目的 一方面是利用它的热能将冰晶石熔化呈熔融状态 并保持恒定的电解温度 另一方面是要实现电化学反应 3 铝电解质及其性质在电解生产过程中 液体电解质是保证电解过程能够进行的重要条件之一 液体电解质即指冰晶石 氧化铝均匀熔融体 其主要成分是冰晶石 占85 左右 冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比 称为分子比 正常生产过程中 电解质的分子比一般保持在2 4左右 呈弱酸性 冰晶石理论上讲 在电解过程中是不消耗的 但实际上由于冰晶石中的氟化铝被电解液中的水分分解 或自身挥发 氟化钠被电解槽内衬吸收以及操作时的机械损失等原因 在生产过程中是有一定损耗的 冰晶石在熔点处的密度为2 112g 3 动力分厂电解分厂铸造分厂净化分厂阳极组装分厂 三 主要生产单位及其工艺 各生产单位之间的关系 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 一 动力分厂 动力分厂主要任务 就是负责公司内部所有单位的 生产和生活 用电 用水和用风 并负责电解槽计算机控制系统的维护 电解 110KV或220KV 10KV动力电 1 整流所 A 工艺流程 由电厂来的110kV 220kV电压经动力变压器 变为铝厂所需的10kV电压 通过调压变压器及整流变压器利用二极管的单向导通性能将交流电变为直流电以供电解铝的需要 B 工艺流程图C 主要经济指标 整流效率 整流机组输出的直流电量与输入的交流电量的比值 D 整流机组 有载调压变压器 整流变压器 整流柜 2 空压站工艺原理 大气中的空气经空气过滤器除去其灰尘及杂质后 洁净的空气进入空气压缩机进行多级压缩 达到一定的压力后 然后进入干燥机进行干燥 干燥后的压缩空气进入压缩空气管网供用风单位使用 空气过滤器 空压机 干燥机 储气罐 主控室 空压站实物图 3 供水系统工艺原理 水源地 铝厂蓄水池 由变频泵 工频泵 供水母管 各用水单位 二 电解分厂 任务 是生产出合格的铝液 工艺 冰晶石 氧化铝熔盐电解法 该工艺是由美国的霍尔和法国的埃鲁1886年分别申请的世界专利 主要经济指标 电流效率 氧化铝单耗 直流电单耗 可比交流电耗 阳极毛耗 氟化盐单耗 主要设备是 电解槽 多功能机组等 工艺原理 氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中 形成具有良好导电性的均匀熔体 采用碳素材料做阴阳两极 当通入直流电后 即在两极上发生电化学反应 在阳极上产生阳极气体 阴极上析出液态铝 用真空抬包周期性从电解槽吸出 送铸造分厂铸重熔用铝锭 电化学反应过程中 阳极不断消耗 阳极母线不断下降 要进行阳极更换和母线提升作业 另外通过计算机控制 通过超浓相输送向电解槽定时添加氧化铝 保证生产连续平稳进行工艺流程 电解生产掠影 串联式预焙阳极电解槽 槽控机 打壳 下料 铝电解生产主要操作阳极更换出铝熄灭阳极效应抬母线原铝 电解质水平测量等 阳极效应 是电解过程中发生在阳极上的特殊现象 随着电解质中氧化铝含量的降低 电解质对阳极碳块的湿润能力下降 电解反应所产生的气体排不出来 聚集在阳极下方 形成气膜 使槽电压急剧上升 俗称阳极效应 阳极效应的利和弊利 洁净槽底 规整炉膛 清理阳极底掌 校正Al2O3浓度 清洁电解质 弊 浪费大量电耗 人力 物力 严重时烘化炉帮 使系列最大负载值增加 换极作业 出铝作业 运铝 三 铸造分厂 主要任务 是企业的加工中心 在这里实现了原铝的成型和品位的调配与确定 经济指标 控制烧损率不大于0 6 工艺流程图 原铝检斤 原铝入炉 搅拌扒渣 打眼 控流打渣 一次冷运打号 脱模二次冷运 分检 码垛 打捆 铝锭下线检斤 入待验区 铝锭堆场 销售 700Kg大块锭生产线 四 净化分厂 主要任务 负责将电解槽排出的烟气收集净化处理 将氧化铝通过浓相 净化 超浓相系统输送到电解分厂的每台电解槽 氧化铝浓相输送 以压力罐为中心 以压缩空气为动力 通过浓相管路实现把氧化铝输送到现场贮仓 氧化铝仓库 加料 下料 浓相输送 氧化铝料仓 烟气净化系统 烟气净化 以除尘器为中心 利用电解生产的原料Al2O3对烟气中的有害成分 氟化物 进行吸附 Al2O3 6HF 2AlF3 3H2O 利用VRI反应器使吸附剂 Al2O3 能够与烟气充分接触 从而达到降低烟气中氟化物含量的目的 将含有大量载氟氧化铝的气体送入布袋除尘器进行气固分离 净化气体经烟囱排入大气 固体载氟氧化铝经溜槽 气力提升机送入料仓 净化系统控制图 电解烟管 主引风机室 VIR反应器 袋式除尘器 烟气排空 超浓相输送系统 超浓相输送系统 氧化铝在密闭的溜槽内被高压离心风机流化后 转变成固气两相流体 具有流体的性质 通过调压阀的控制 溜槽内部形成压力梯度 使流化态氧化铝在水平溜槽内向前流动 向电解槽内输送氧化铝作业 超浓相输送 五 阳极组装分厂 任务 负责残极处理和阳极组装 经济指标 磷生铁 83kg 组交流电单耗 200千瓦时 组 工艺流程 1 将残极运至阳极组装分厂 经装卸站挂到积放式输送机 简称悬链 上 由悬链吊运残极依次通过残极压脱机 磷铁环压脱机 导杆矫直机 钢爪矫直机 钢爪清刷机 导杆清刷机 蘸石墨装置 钢爪烘干机等设备完成残极处理和导杆及钢爪修复等过程后输送到浇铸站准备浇铸 2 合格的阳极碳块从碳素厂运送至组装分厂碳块库 碳块库里的堆垛天车把碳块放在板式输送机上 板式输送机输送碳块到浇铸站准备浇铸 3 中频炉把已经配好的磷生铁熔炼成铁水 利用浇铸机运送到浇铸站 导杆组和碳块组啮合好进行浇铸 质量合格的阳极组通过悬链输送机运送到装卸站 卸下后运至成品库 浇铸质量不合格的阳极组利用残极手动压脱机压脱后导杆循环利用 碳块返回碳素厂 4 清理出的极上电解质由破碎系统破碎至1mm以下 返回电解槽使用 经残极压脱机压下的残极作为阳极生产的配料返回碳素厂 钢爪上磷铁环压脱后再经清理滚筒清理后返回中频炉循环使用 生产现场 悬链系统控制图