我國三層液鋁電解精煉技術的現狀及發展趨勢

薛銀喜

摘要：隨著國民經濟的發展，市場對精鋁的需求因其特點而增加，精煉鋁的電導率、導熱系數、塑性、反射率和耐腐蝕性均優于普通鋁。此外，鋁是一種很小的磁性導電物質，純度越高，磁性導電率越低。因此，原鋁和高純鋁在低溫電氣技術、低溫電磁元件和電子工業等領域有著特殊的應用。其中，電子工業消耗了約70%至80 %的初級鋁生產用于電解電容器。

關鍵詞：高純度鋁;三層液電解精煉法;現狀;工藝發展

一、三層液電解精煉法概述

精煉鋁、電解質和陽極合金之間的密度差形成液體分層。在連續電流作用下，熔解材料中發生電化學反應，即陽極合金中的鋁通過電化學溶解產生離子A13+。Cu、Si、Fe等元素。合金不會在陽極合金中溶解和積累到一定濃度，因為它們的電勢相對于鋁是正數，合金中含有足夠的鋁。

二、我國三層液電解精煉技術的現狀

1.容量太小。目前，國內鋁提煉電池的最大電流僅為30kA，而國外鋁提煉電池一般為30-60 ka。據報道，前蘇聯生產了75kA和100kA三層液鋁電解槽。由于三層鋁液電解槽容量小，絕緣性能差，需要采用高電流密度（0.60-0.75A/cm）來保持熱平衡，造成顯著的熱量損失和其他一些指標的惡化。一般而言，隨著電池容量的增加，電流密度會降低，電池電壓也會相應降低，散熱量也會減少，從而降低功耗。

2.無煙收集和凈化系統。我們的精煉鋁電解槽沒有收集和凈化煙氣的系統，不僅工作環境惡化，而且電解槽消耗仍然很高。此外，這些電解槽面臨越來越多的環境要求。

3.將固體鋁用作陰極。由于我們的鋁基電解槽使用固體鋁而不是石墨作為陰極，為了減少固體鋁陰極的燃燒現象，精煉鋁基電解槽表面不使用隔熱板，導致電解槽表面大量熱量損失。

三、三層液鋁電解精煉技術改進措施

1.三層液鋁精煉電解槽設計及操作方式亟待改進

液態鋁三層電解槽按照發達國家在對應于電源輸入的電解槽頂部留下滲漏，對車間的設計作了修改，以反映正常生產過程中精煉鋁的定期排放。在正常生產過程中，陰極精煉鋁（如高純度石墨）被用不污染陰極的材料制成的框架堵塞，并在鋁出口過程中打開。這有助于陰極細鋁液面的穩定性，大大減少石墨外殼底部放射性多孔真空表引起的陰極細鋁波動，并保證了細鋁面的穩定性。此外，向陽極合金添加鋁改變了該國一次性添加鋁錠的傳統做法，緩慢地將鋁注入真空鋼包，并用專門設計的鋁液攪拌器取代陽極合金，以便合金 由此污染了精煉的陰極鋁，從而簡要減少了熔煉所需的能量，改變了三層液鋁精煉電解槽的設計和運行，有助于提高電流效率。

2.改進計算機控制系統

國家研究和設計機構對初級鋁計算機控制系統進行了許多研究，但對三層液鋁計算機控制系統的研究很少。在國外，已將先進的計算機控制系統應用于三層液鋁精煉的生產。該系統可以直觀地看到鋁精的日常吸收量、電解液的添加量和原鋁的添加量，間接檢測電解液溫度，并給出取代陰極和陽極合金的最佳時間。這一制度的實施不僅大大降低了勞動密集程度，而且提高了生產率。

3.原輔材料

關于生產三層液鋁所需要的輔助原料的具體標準，在國內有關的科學和設計機構中提到了純原料的使用，但一致認為所使用的電解原料不得轉讓另一方面，外國人對三層液鋁精煉所需的電解液的純度提出了具體要求，無需對電解液進行凈化。相反，純電解槽原料直接按比例混合，然后添加到需要調整電解槽液面的三層液鋁電解單元中，形成容量相等的精煉鋁生產線，國內投資噸鋁一方面，很少就生產液體電解三層發電所需原材料的具體標準和要求進行國家研究，這是精煉鋁生產企業和相關研究人員面臨的一個全新問題，表明國內化工企業的生產技術與外國之間仍然存在差距。有必要加強科學研究，不斷改進生產工藝設備，改進生產技術，確保高純度原材料的生產達到三層液鋁電解精煉的具體標準。

四、我國三層液鋁精煉電解技術的發展趨勢

1.增加鋁電容器的電流。電流越大越好。流經大會的電流產生了一系列負面影響，導致了一個價值更高的問題。國外三層鋁水槽60-65kA和75kA的制造技術現已裝備精良。30kA三層鋁制品系列在生產中制造10年，因此插槽添加劑可以放置在60kA中。

2.降低鋁電容器的電流密度。電流密度也是鋁槽焊的重要技術參數.關于一般生產輸出，電流密度隨電放電電流的增加而下降。電流密度越低，電池續航時間和功耗也就越低，精密鋁的質量也越來越好。同時，降低電力密度會導致更大規模的精減、更高的投資、更高的折舊費用和更高的成本。因此，在一定條件下應該有最佳的電流密度。高外部電流密度的高容量鋁放電0.4 ～ 0.5a/cm，是我國鋁放電站發展的指導。

3.優化總線配置。由于鋁電容器的研制是大容量的，因此必須考慮磁場對生產的負面影響，而總線配置優化是減少電磁影響的重要手段。各國的一些設計部門在優化客戶車輛配置方面有著廣泛的經驗。

4.使用石墨陰極和蓋板-絕緣板。用石墨陰極取代固體鋁陰極是形成初級鋁電解槽的一種趨勢。所用石墨電極應具有低電阻率、高實際密度和低灰分等特性。為了防止高溫氧化石墨，一層鋁可以復蓋石墨電極。直徑在30-50厘米之間的石墨電極可用作人造石墨電極，因為石墨電極越多，電極間距越窄，電池電流分布越均勻，電解質和鋁流體的揮發性越大，效率越高.

結束語

綜上所述，隨著國際社會對高純度鋁的需求增加，特別是隨著三層液電解精煉的發展、色譜方法的技術變革和鋁的發展，國外高純度鋁的制備取得了重大進展高純鋁具有重量輕、電導率高的特點，特別是超導電材料作為穩定導體產生的殘馀強度特性高于較大導體。我們相信，隨著技術的發展，今后將有越來越多的新的高純度鋁技術。

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