铝电解基础知识.docx
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铝电解基础知识
铝电解基础知识
填空题
1、写出铝电解反应方程式2Al2O33C==4Al3CO2↑，从这个方程式可以看出，理论上每生产一吨铝需要1889kg氧化铝。
2、大型预焙槽的焙烧方法有铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃气焙烧法。
3、效应分摊压降是通过对效应系数和效应持续时间来进行控制。
4、电解温度实际可表示为电解质初晶温度和过热度之和。
5、槽工作电压是由电解槽的阳极压降、阴极压降、分解压降、电解质压降、槽四周母线压降组成。
6、预焙槽电解烟气净化采用干法净化，其作用主要是为了回收氟和保护环境。
7、电解质分子比是指电解质中氟化钠与氟化铝的分子数之比。
中性电解质分子比等于3，分子比大于3的为碱性电解质，分子比小于3的为酸性电解质。
8、冰晶石—氧化铝熔盐体系的导电度取决于体系内离子的本性及离子间的相互作用。
10、酸性电解质体系的密度随氧化铝浓度增大而降低。
11、铝电解生产中，铝水与电解质的分离靠两种液体的密度差实现，在实际生产中，只有减小电解质的密度来增大密度差使两种液体分离良好。
12、在铝电解生产中，随着极距的增加，电流效率将会提高。
13、电解槽的极距一般指阳极底掌到铝液镜面之间的垂直距离。
14、在冰晶石-氧化铝熔盐电解体系中,绝大多数电流是通过钠离子迁移的。
15、直流电单耗是由电流效率和槽平均电压决定的。
16、现行的铝冶炼方法是1886年美国的霍耳和法国的埃鲁发明的冰晶石---氧化铝熔盐电解法。
17、电解质中氧化铝的溶解量随分子比的降低而降低。
18、电解质中随氧化铝的浓度的增加，电解质的导电度降低。
19、冰晶石—氧化铝熔液的粘度随氧化铝浓度增大而增加。
20、氟化镁的主要优点是降低电解质的初晶点。
21、电解槽内氧化铝浓度达到一定值后，电流效率随着氧化铝浓度的增加而增加。
22、造成铝电解过程中电流效率降低的主要原因是铝的溶解损失。
23、氟化镁能减少铝在冰晶石—氧化铝溶液中的溶解损失量。
24、氟化锂的主要优点是可明显提高电解质的导电度同时降低电解质的初晶点
25、氟化锂的主要缺点是明显降低氧化铝在电解质中的溶解度和溶解速度。
26、电解过程中阴极副反应主要包括铝的溶解反应、金属钠的析出和
碳化铝的生成。
27、氟化钙的主要作用是有利于炉帮的形成。
28、电解质溶液随氧化铝浓度增加，对碳素材料的湿润性变好。
29、添加碳酸锂时，要考虑电解质中氟化铝的损失和氧化铝的生成。
30、在阳极效应过程中，产生的过氟化碳气体对温室效应影响最大。
判定题
（√）1、在熄灭效应过程中，应根据效应电压的高低确定熄灭效应的时间。
（×）2、向电解槽添加氟化铝时，最好直接加在液体电解质表面。
（×）3、电解质电阻随着分子比的降低而降低。
（√）4、铝水平具有调节电解槽热平衡的作用。
（√）5、焦粒焙烧法是利用焦粒产生的热量进行焙烧。
（√）6、发生阳极效应的原因主要是氧化铝浓度降低。
（×）7、随着电解质中氟化铝量的增加，电解质电阻将会下降。
（×）8、铝电解电流效率随着电解质水平的增加而增加。
（×）9、降低设定电压就能降低直流电单耗。
（√）10、砂状氧化铝适于在干法气体净化中用来吸附氟化氢气体。
（√）11、分子比为2.4～2.55的电解质属于酸性电解质。
（√）12、在出铝过程中电压上升的原因是由于极距增大。
（√）13、电解槽发生效应时，假如效应指示灯忽明忽暗，闪烁不定，表示电解槽内存在局部短路现象。
（×）14、氧化铝的粒度对其溶解性没有影响。
（√）15、电解质中有过剩的氟化铝时，铝液-电解质的界面张力将增大。
（×）16、随着电流强度的增加，电流效率一定增加。
（×）17、冰晶石—氧化铝熔液在960℃时的密度比铝液大。
（√）18、导电率是电阻率的倒数。
（×）19、铝电解的极化电压等于分解电压。
（×）20、造成铝电解槽电压波动的原因主要是阳极电流分布不均匀。
单项选择题
1、铝的原子量是（D）。
A、13B、16C、23D、27
2、铝的电化当量是（C）。
A、0.3356kg/A.hB、2.980kg/A.h
C、0.3356g/A.h或2.980A.h/gD、2980A.h/g
3、在冰晶石-氧化铝熔盐电解体系中,电位正于铝的元素一般是（A）。
A、Si和FeB、Si和CaC、Fe和MgD、Si和Mg
4、阳极碳块的作用是（C）。
A、导电B、平衡磁场C、导电和参加反应D、平衡磁场和参加反应
5、铝电解过程是在（B）中进行的。
A、铝液B、电解质C、铝液和电解质D、以上都不是
6、下列添加剂能降低电解质熔液密度的是（C）。
A、CaF2和NaClB、CaF2和MgF2C、NaCl和LiFD、MgF2和LiF
7、铝电解的极化电压包含（D）。
A、分解电压与阳极过电压B、阳极过电压与阴极过电压
C、分解电压与阴极过电压D、分解电压与阳极过电压、阴极过电压
8、铝电解过程中，发生在阴极上的电化学反应方程式正确的是（C）。
A、2Al2O33C==4Al3CO2↑B、Al2O3C==AlCO2CO
C、Al33e==AlD、C2O2——4e==CO2
9、对焦粒焙烧法与铝液焙烧法、燃气焙烧法相比较的优点的描述，正确的是（A）A、焙烧速度快；B、焙烧能量利用率高；C、焙烧效果好；D、操作简单。
10、下列添加剂能提高氧化铝在电解质熔液溶解度的是（D）。
A、CaF2和NaClB、NaCl和LiFC、MgF2和LiFD、以上都不是
11、铝电解过程中，随着氧化铝浓度的增加，电流效率将会（D）。
A、上升B、下降C、先上升后下降D、先下降后上升
12、在冰晶石-氧化铝熔盐电解法中，阳极上的电解产物是（D）。
A、铝液B、CO2气体C、CO气体D、CO2和CO气体
13、在铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃气焙烧法中，能量利用率最高的是（C）。
A、铝液焙烧法B、焦粒焙烧法C、燃气焙烧法D、无法比较
14、电耗率（直流电单耗）是由（C）决定的。
A、电流强度B、槽电压C、槽电压和电流效率D、电流效率
15、在冰晶石-氧化铝熔盐电解法中，阴极上的电解产物是（A）。
A、铝液B、CO2气体C、CO气体D、CO2和CO气体
16、在铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃气焙烧法中，焙烧效果最好的是（C）。
A、铝液焙烧法B、焦粒焙烧法C、燃气焙烧法D、无法比较
17、电解槽正常运行的两大条件是（C）。
A、物料平衡、电压平衡B、能量平衡、电压平衡
C、物料平衡、能量平衡D、以上三项都不是
18、电解质分子比是指电解质中（A）的分子数之比。
A、氟化钠与氟化铝B、氟化铝与氟化钠
C、氟化钠与氧化铝D、氧化铝与氟化铝
19、在铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃气焙烧法中，操作程度最简单的是（A）。
A、铝液焙烧法B、焦粒焙烧法C、燃气焙烧法D、无法比较
20、电解槽启动后期治理的核心目标是（B），使电解槽尽快进入正常稳定的生产阶段。
A、保持高温高分子比B、快速建立规整稳固的槽膛内型
C、实现高电流效率D、以上三项都是
多项选择题
1、铝液焙烧法与焦粒焙烧法、燃气焙烧法相比较，描述正确的是（D、E）
A、焙烧速度快；B、焙烧能量利用率高；C、焙烧效果好；
D、操作简单；E、对内衬寿命影响大。
2、湿法效应启动与无效应启动相比的优点是（A、B）。
A、启动时间短B、能在短时间内提高槽温，加热电解槽内衬
C、无优点
3、新启动电解槽为形成规整稳定的炉膛，在启动后期应（B、C、D）
A、保持低电解质水平；B、保持适当高的槽电压；C、设置较短的AEW间隔；
D、保持高分子比；E、设置正常生产时的加料间隔。
4、下面对铝电解槽阳极效应于生产不利影响的描述,正确的是（A、B、C、E、）
A、效应期间产生的高热量，使铝的二次反应和溶解量加大，电流效率降低；B、效应发生时，槽电压较高，耗费大量的电能；C、效应期间产生的高热量，提高了电解质和铝液温度，一定程度上破坏了电解槽的正常生产状态；D、效应期间产生的高热量，熔化了部份炉底沉淀；E、效应发生时，电解质温度升高，造成氟化铝迅速挥发；F、经常发生效应的电解槽，电流效率比较高。
5、以下对确定出铝量的原则的描述,正确的是（A、C、E）
A、正常情况下，每次出铝量要接近出铝周期内的产铝量；B、保持高铝水平生产；C、槽况异常时，可利用出铝量调整失控的炉膛和生产技术
条件；D、确保电解槽内的在产铝量；E、在正常生产时，出铝量要平稳，避免急剧的波动。
6、能够很好地净化电解烟气的氧化铝必须满足（B、D）。
A、较小的吸水性B、较好的活性
C、较好的溶解性D、足够的比表面积
7、铝电解过程中的电流损失是（A、B、C）。
A、铝的溶解损失B、电流空耗
C、钠离子放电D、氧化铝的溶解损失
8、在冰晶石-氧化铝熔盐电解体系中加入AlF3的作用是（A、B、C）。
A、降低初晶点B、降低分子比C、降低电解温度D、以上三项都不是
9、盘存电解槽中在产铝量所选择的惰性指示剂必须满足（A、B、C）。
A、在铝液中易于溶解和扩散均匀化
B、不进入阳极和电解质中
C、由原料带来的惰性指示剂量基本稳定
D、惰性指示剂必须具有导电性
10、下面对电解槽发生阳极效应时的特征的描述，正确的是（A、C、D、F）。
A、在阳极四面发生明亮的小火花，并带有明显的劈啪声；B、电解过程仍然正常进行；C、阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出；D、电解质停止沸腾；E、部份铝液翻到电解质上面；F、电解槽电压升高，一般达到20～30V。
11、造成铝电解过程中电流效率降低的原因是（A、B、C）。
A、铝的溶解损失B、电流空耗
C、钠离子放电D、机械和物理损失
12、燃气焙烧法与铝液焙烧法、焦粒焙烧法相比较的优点的描述，正确的是（B、C）。
A、焙烧速度快；B、焙烧能量利用率高；C、焙烧效果好；D、操作简单。
13、下面对铝电解槽阳极效应于生产有利影响的描述，正确的是（A、B、D、F）。
A、可调整电解槽的热平衡；B、可作为Al2O3投入量的校正依据；C、可促进铝在电解质中的溶解；D、可洁净电解质，清理阳极底掌，规整炉膛；E、效应期间产生的高热量，可促进氧化铝迅速参与电化学反应；F、效应期间产生的高热量，可使局部突出的伸腿熔化使炉膛规整。
14、铝电解槽电解温度高的原因主要是（A、B、C）。
A、热收入大于热支出B、电解质电阻大
C、铝的二次反应严重D、电解质水平过高
15、阳极消耗速度与（A、B、C）有关。
A、阳极电流密度B、电流效率
C、阳极假比重
D、阳极真比重
16、在电解槽运行过程中，出现以下（B、D、E）情况需要提高设定电压。
A、电解槽热量过剩，效应迟发时；B、出现电压摆动（又称针振）时；C、电解质水平连续在上限基准之上时；D、炉帮变厚、炉底出现沉淀时；E、分子比较低时。
17、导电母线的电压降取决于（A、B、C）
A、电阻率B、电流密度C、母线长度D、电流效率
18、提高电解质密度的添加剂有（C、D）
A、氟化铝B、氟花锂C、氟花钙D、氟化镁
19、降低电解质导电度的添加剂有（A、C、D）
A、氟化铝B、氟花锂C、氟花钙D、氟化镁
20、减小氧化铝在电解质中的溶解度的添加剂有（A、B、C、D）
A、氟化铝B、氟花锂C、氟花钙D、氟化镁
简答题
1、保持适当的铝水平有什么作用？
电解质水平过低对电解生产有什么影响？
保持适当铝水平的作用是：
1）它保护着阴极碳块，减少生成炭化铝；2）它使阳极底掌中心部位多余的热量通过这层良导体传输到阳极四面，使槽内各部分温度趋于均匀；3）它填充了槽底上高洼不平之处，使电流比较均匀地通过槽底；4）高铝液层能够削弱磁场产生的作用力。
电解质水平过低对电解生产的影响有：
1）电解槽水平过低时，电解槽的热稳定性小，电解质温度轻易波动；2）溶解氧化铝的量减少，电解槽轻易生成沉淀；3）电解质轻易冷缩，粘度增大，甚至造成电压波动；4）严重时阳极效应系数增大，电耗增加。
2、为什么要选择合适的分子比进行生产？
选择合适的分子比进行生产的原因是：
实验和实践证实，当电解质分子比降低到小于3（有过剩的AlF3）时，电流效率将会提高。
这是由于此时铝液—电解质的界面张力增大，有利于分散在电解质中铝珠的汇集。
同时，由于表面张力大，也使铝的溶解性减少。
而且随着分子比的降低，Na在阴极析出金属钠的可能性也降低了。
此外，降低分子比也降低了电解质初晶温度。
虽然低分子比有利于提高电流效率，但是分子比的降低将增加电解质电阻。
在同极距条件下生产，将造成电压上升，电耗增加，所以要选择合适的分子比进行生产。
3、什么叫做阳极效应系数？
阳极效应对电解生产有什么好处？
阳极效应系数是指每台槽天天发生的阳极效应次数。
适当发生阳极效应，可对电解槽运行起到良好的作用。
第一、可调整电解槽的热平衡，当槽子
出现冷态时，发生效应产生的大量热量作为临时补充，使热平衡很快恢复到正常。
第二、可作为Al2O3投入量的校正依据。
第三、可洁净电解质，清理阳极底掌，规整炉膛。
第四、效应期间产生的高热量，可使局部突出的伸腿熔化使炉膛规整。
4、简述极距与电流效率的关系。
随着极距的增大，电解质的搅拌强度减弱，铝损失减少，电流效率增加。
同内外大量试验证实极距与电流效率存在如下图所示关系。
100%
电
流
效
率L临L拐点 极距L（厘米）
随着极距的增加，电流效率按抛物线上升。
起点从零开始，在极距达L拐点前，随着极距的增加，电流效率上升较快；而在达L拐点后，虽然极距增加，电流效率却提高不多。
我们在槽平均电压控制上，要充分利用极距与电流效率的关系，通过控制适当的槽平均电压，使极距达到L拐点之上，以保持较高的电流效率，又不能超过L拐点过多，以免造成电能的浪费。
5、简述铝电解的基本原理及阴、阳上的电化学反应式。
电解槽通入直流电，溶解在电解质里的氧化铝在两极上发生电化学反应，在阳极上得到气态物质，在阴极上即得到液体铝，其电化学反应为：
阳极反应：
3O2-（络合的）1.5C-6e→1.5CO2
阴极反应：
2Al3（络合的）6e→2AL
合并上二式，则得总反应式：
Al2O31.5C=2Al1.5CO2
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