ETFE膜結(jié)構(gòu)鋁合金電解鋁的生產(chǎn)工藝流程及發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)代電解鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。在這種方法中，熔融的冰晶石是溶劑，而氧化鋁是溶質(zhì)。生產(chǎn)過(guò)程中，碳素體被用作陽(yáng)極，而鋁液被用作陰極。在950℃-970℃的溫度下（但950℃以上的高溫可能會(huì)導(dǎo)致熱槽的形成），電解槽內(nèi)的兩極之間通入強(qiáng)大的直流電，從而進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電解過(guò)程。
現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)中采用的冰晶石-氧化鋁融鹽電解法，工藝流程如下：熔融冰晶石作為溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)。這兩者是電解過(guò)程中的電解質(zhì)，用于在電解過(guò)程中傳遞電流。碳素體被用作陽(yáng)極，鋁液被用作陰極。在電解過(guò)程中，陽(yáng)極碳素體會(huì)參與氧化反應(yīng)，釋放出氧氣，而陰極鋁液則會(huì)接受電子，形成鋁。通入強(qiáng)大的直流電后，在950℃-970℃的溫度下，電解槽內(nèi)的兩極之間進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。這個(gè)溫度范圍是鋁電解工藝的關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下，氧化鋁可以有效地溶解在冰晶石中，實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，氧化鋁被還原成鋁，并從電解槽中提取出來(lái)。氧氣則從陽(yáng)極釋放出來(lái)，與一部分碳素體燃燒產(chǎn)生熱量和二氧化碳。提取出的鋁液通過(guò)進(jìn)一步的處理，可以形成各種不同形狀和規(guī)格的鋁制品。目前世界上所有的鋁都是用電解法生產(chǎn)出來(lái)的，而其中最常用的方法是霍爾-埃魯冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。這種方法的原理是以冰晶石為主的氟化鹽作為熔劑，氧化鋁為熔質(zhì)組成多相電解質(zhì)體系，通過(guò)電解作用將氧化鋁還原成鋁。在電解鋁工業(yè)中，Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工業(yè)電解質(zhì)的基礎(chǔ)。然而，這個(gè)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響較大，屬于高耗能、高污染的行業(yè)。在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)排出大量的廢氣，主要包括二氧化碳以及以氟化氫氣體為主的氣-固氟化物等。這些廢氣如果處理不當(dāng)，可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。許多鋁電解企業(yè)都致力于環(huán)保技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，例如通過(guò)回收和再利用廢氣中的有價(jià)成分，減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生，降低能源消耗，提高資源利用率等方式，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。自70年代末引進(jìn)160KA中間下料預(yù)焙槽技術(shù)之后，中國(guó)開(kāi)始消化國(guó)外技術(shù)，揭開(kāi)了現(xiàn)代鋁電解技術(shù)發(fā)展的序幕。此后，中國(guó)在鋁電解槽熱電磁力特性及磁流體數(shù)學(xué)模型研究方面開(kāi)展了廣泛深入的工作，取得了工藝、材料、過(guò)程控制及配套技術(shù)等方面的成果。九十年代以來(lái)，中國(guó)在基礎(chǔ)理論、大型鋁電解槽開(kāi)發(fā)以及工程應(yīng)用方面取得了一系列成果，開(kāi)發(fā)成功了280、320KA以上的特大型電解槽技術(shù)，使鋁工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步顯著。大容量電解槽的開(kāi)發(fā)使中國(guó)鋁電解技術(shù)總體上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，電解鋁工業(yè)的面貌發(fā)生了根本的改變。中國(guó)在鋁電解技術(shù)方面取得了顯著的進(jìn)步和發(fā)展，開(kāi)發(fā)出特大型電解槽技術(shù)，使中國(guó)鋁電解技術(shù)總體上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
