某电解铝生产车间规划设计报告.docx

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某电解铝生产车间规划设计报告

某电解铝生产车间规划设计报告

摘要

大型化是当今世界铝电解技术发展的大趋势。

在现有的320kA~350kA大型铝电解槽基础上，进一步开发并建设高效、稳定和更为节能的400kA大型铝电解槽技术是当今世界各大铝业公司研究和追求的目标。

并且我国已经有多家铝电解企业已经建成400kA级铝电解生产线。

我们紧随时代步伐，设计了400kA预焙槽铝电解车间。

车间设计包括厂址选择、电解槽设计、电压平衡、能量平衡劳动定员及成本核算等。

该设计的年产量为22万吨，电流效率高达94%。

经过多方论证厂址选择伊川县工业园区。

前言

自上世纪80年代以来，我国电解铝技术取得了很大的发展，尤其在大型预焙铝电解槽的设计技术、制造技术、生产技术等领域形成了自己的大型铝电解技术体系，开发成功了300kA~400kA大型铝电解槽。

先进的300kA~350kA大型预焙槽及其配套技术得到了广泛应用，从而减少了能量消耗和环境污染，但与国外先进电解槽相比较，我国电解槽在设计、制作、电解槽单位面积产铝量及吨铝直流电耗等方面还存在一定差距[1]。

我国自主研发的400kA级大型预焙阳极铝电解槽技术，于08年由中国铝业兰州分公司、沈阳铝镁设计研究院研制开发获得成功。

并与2008年3月21日通过了由中国有色金属工业协会组织的科学技术成果鉴定。

现安装于中国铝业兰州分公司SY400电解槽[2]，技术指标先进，同比350kA，300kA电解槽具备投资省，经济效益高的特点，能够满足建设技术起点高、装备先进、大规模的铝电解系列，单系列产能超过320kt/a以上，为中国铝工业的国际化奠定坚实的基础。

同时SY400电解技术具备是世界领先水平的电解技术，是当前世界系列生产电流强度最大，单槽产量最大，综合指标最先进并具有自主知识产权的铝电解槽。

与之前的300kA和350kA级的电解槽相比，400kA级大型预焙阳极铝电解槽技术具有以下创新点：

1、优化设计了合理的母线配置，提高了大型槽磁流体稳定性；2、采用5段上烟道结构设计，有利于提高集气效率和改善环境；3、采用电解厂房通风和电解槽整体热平衡相结合、摇篮架与槽壳整体焊接、槽壳外部焊接散热片、电解槽小面采用摇篮架与槽壳焊接、电解槽槽壳和内衬整体位于操作面下等技术，保证了大型电解槽的热稳定性，改善了劳动环境；4、采用阴极炭块与阳极炭块投影相对应的技术，有利于阳极和阴极的电流分布均匀；5、采用了电解槽全面控制和标准化操作体系，有效控制电解槽热平衡与物料平衡，开发了适应大型槽稳定、安全的焙烧启动技术，形成了400kA电解槽生产操作管理技术；6、采用四种不同品质阴极炭块进行工业试验，均达到了400kA电解槽试验目标。

使用30%石墨质阴极炭块的电解槽，阳极电流密度也达到了0.82A/cm2，石墨化阴极炭块的电解槽还有进一步提高电流强度的潜力。

400kA大型预焙阳极电解槽技术的研制开发成功，为我国参与国际竞争，提供容量更大、技术更先进的电解槽技术打下了良好的基础[3]。

400kA级铝电解车间设计，是适应了我国铝电解行业的发展现状及十二五规划总体要求：

淘汰100千安及以下电解铝预焙槽，确立绿色发展的理念，提升工业节能发展水平，推广新型阴极结构铝电解槽、新型导流结构铝电解槽、高阳极电流密度超大型铝电解槽，到2015年，新型结构铝电解槽普及率将达到80%以上[4]。

本设计具有投资省、容量大、经济效益高的特点，单槽年产铝量可增加100多吨，并且有利于提高集气效率和改善环境。

同时，采用电解槽全面控制和标准化操作体系，有效控制了电解槽平衡与物料平衡，还采用一套适应大型电解槽稳定、安全的焙烧技术，形成了一套与大型电解槽配套的生产操作管理技术。

当前国内外大部分铝电解厂采用300kA级电解槽，本设计采用400kA大型铝电解槽，不仅适应了电解槽发展的大型化，而且引领着世界铝电解行业发展方向，为我国铝电解走国际化路线奠定了基础。

第一章铝电解简介

§1.1铝的性质及用途

§1.1.1铝的性质

铝是一种银白色的轻金属，位列元素周期表第三周期ⅢA族，原子序数13，原子量26.9814，其主要特性如下：

（1）熔点低，铝的熔点与纯度有密切关系，纯度99.996%的铝熔点为660℃。

（2）沸点高，液态铝的蒸气压不高，沸点为2467℃。

（3）密度小，铝的密度只有钢的1/3，常温下工业纯铝的密度为2.70~2.71g/cm3，随温度升高，铝的密度随之降低，在950℃时铝液的密度为2.303g/cm3。

（4）电阻率小，纯度为99%~99.5%的铝电阻率为（2.80~2.85）×10-8Ω•m，在常用金属中铝的导电性仅次于银和铜居第三位。

铝中添加其他元素，都会增大铝的电阻率。

固体和液体铝的电阻率均随温度降低而减小，靠近0K时，铝的电阻率接近零。

（5）铝具有良好的导热能力，铝的导热性能差不多是不锈钢的十倍，在20℃时,铝的热导率为2.1W/（cm·℃）。

（6）铝具有良好的反光性能，特别是对于波长为0.2~12μm的光线。

（7）铝没有磁性，不产生附加的磁场，所以在精密仪器中不会起干扰作用。

（8）铝易于加工，可用一般的方法把铝切割、焊接或黏接，铝易于压延和拉丝。

铝的再生利用率高，易与多种金属构成合金。

（9）铝具有良好的防腐蚀性，铝表面在空气中和氧易结合成一层牢固的氧化铝薄膜，这层氧化铝薄膜是连续的、无孔的，阻止了铝的进一步氧化，提高了铝的抗氧化和抗腐蚀能力。

（10）铝没有毒性，可以用作食品包装。

（11）铝再生循环利用率高，是一种节能储能绿色环保型金属。

§1.1.2铝的用途

由于铝具有质轻、良好的导热性和导电性、可加工性以及构成高强度、耐腐蚀性的合金和可再生循环利用等优良的性能，因而铝成为有色金属中应用最广泛的金属，是仅次于钢铁的第二大金属。

铝工业现在是世界上最大的电化学冶金工业，铝的产量在金属中仅次于钢铁，居有色金属之首。

它的应用主要表现在下面几个方面。

（1）轻型结构材料

因铝及其合金质轻，机械性能好，易加工，所以已成为当今制造各种交通运输工具的不可缺少的结构材料。

近年来汽车工业用材料要求向体形小、质量轻的方向发展，所以用铝量不断增加。

每千克铝材可代替2.2kg钢材，这样就大大减轻了车体的质量，这对节约燃料是非常有利的。

另外，火车车厢、轮船船体等也都采用大量的铝材。

此外，国防工业、宇宙航空航天工业的用铝量也在日益增长。

（2）建筑工业材料

铝材已在建筑方面得到广泛的应用。

它的应用主要是用铝合金型材制作房屋的结构架和门窗柜橱一类的设施，以此代木，经久耐用，美观大方。

（3）电气工业材料

因铝质轻，导电又好，所以铝在电力输配、器件制造等方面已成为制造电线、电缆、电容器、整流器、母线以及无线电器材的主要材料。

（4）耐腐蚀材料

由于铝表面有一层很坚硬、致密的氧化铝薄膜，所以它有很好的耐腐蚀性。

在化学工业上常用铝及其合金制造各种反应器、储槽和管道等。

（5）食品包装材料

因铝是无毒性的金属材料，所以在食品包装方面也得到了广泛应用。

目前以大型的仓库储槽、容缸到小型的食品罐头盒子及零用包装铝箔都有铝的应用。

同时，它还是人们日常生活中常用炊具和一些装饰品的主要原材料。

§1.2铝电解简史及发展现状

§1.2.1铝电解简史

铝在地壳中的含量高达8%，几乎占地壳中全部金属总量的三分之一。

金属铝最初用化学法制取。

1825年丹麦化学家奥斯特（H.C.Oersted）用钾汞齐还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨石呈现金属光泽，这是人类首次得到金属铝。

1854年，法国德维尔（Deville）用钠代替钾还原NaCl-AlCl3配合盐，制取金属铝。

1855年，在巴黎附近建成了世界上第一座炼铝厂。

1865年,俄国别开托夫（Векетов）提议用镁还原冰晶石来生产铝。

这一方案后来在德国Gmelingen铝镁工厂里被采用。

在采用化学法炼铝期间，1854年德国本生（Bunsen）和法国德维尔（Deville）继英国戴维（Davy）之后研究电解法炼铝，试验了各种以冰晶石为基础的混合熔盐与氧化铝的电解法。

但那时的试验是用蓄电池作为电源，不能获得较大的电流，而且价格很贵，因此电解法不能做工业性的试验。

直到1867年发明了发电机，并在1880年加以改进之后，实现了三相交流输电，这才给实现工业性的电解法炼铝提供了前提条件。

1883年，美国Bradley提出利用氧化铝可溶于熔融冰晶石的特性来电解冰晶石-氧化铝熔盐的方案，但未获得专利。

1886年美国霍尔（Hall）和法国埃鲁（Heroult）通过实验不约而同地申请了冰晶石-氧化铝熔盐电解法炼铝的专利，获得批准。

这就是历来所称的Hall-Heroult（霍尔-埃鲁）法，简称H-H法。

电解法原理就是将氧化铝溶解在熔融的冰晶石电解质中，通入直流电，进行电化学反应得到金属铝。

1888年，美国匹兹堡电解厂开始用冰晶石-氧化铝熔盐电解法炼铝。

瑞士冶炼公司也在同时采用该法炼铝。

与化学法相比，电解法成本比较低，而且产品质量好，故沿用至今。

电解法早期采用小型预焙电解槽，1923年侧插阳极棒自焙阳极电解槽发明后，电解槽的电解容量增大，生产指标随之好转，促进了铝工业的发展，1952年上插阳极棒连续自焙阳极电解槽系列投产并取得良好的生产指标。

1954年我国抚顺铝厂投产，采用当时前苏联设计的60kA侧插阳极棒自焙阳极电解槽，年产铝2.5万t。

现代铝电解槽正向大型化发展，电解槽由20世纪70年代的10万A发展到现在的35万~50万A，随着计算机技术在电解槽上的应用，各项经济技术指标大大提高。

目前，法国有6台电流强度达500kA的电解槽在进行工业应用试验。

我国第一个500kA系列的288台电解槽于2011年在甘肃连城建成、投产。

除此法外，世界各国科学家也一直在研究许多的炼铝新方法，如：

电热法炼铝、氯化铝电解法、矿石直接炼铝法、高炉炼铝法、锰还原法、惰性阳极和可湿润阴极电解槽等。

这些新工艺新方法有待进一步的研究完善和工业性的试验。

§1.2.2我国铝电解技术发展现状

许多突出的技术问题，与我国铝电解技术自70年代末引进160kA中间下料预焙槽技术之后，从消化国外技术开始，揭开了我国现代铝电解技术发展的序幕，以铝电解槽热电磁力特性及磁流体数学模型研究为核心，在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面展开了广泛深入的研究工作。

九十年代以来，在基础理论、大型铝电解槽开发以及工程应用取得了一系列成果，开发成功了280、320kA以上的特大型电解槽技术，使铝工业的技术进步令人注目。

大容量电解槽的开发，使我国铝电解技术总体上达到了国际先进水平，电解铝工业的面貌发生了根本的改变。

然而由于我们在跟踪国际电解铝技术发展过程中实现了跨越式发展这一特点，大型槽技术尚未经过生产过程的逐步完善的过程，在生产实用技术领域缺乏应有的技术积累和支撑，因此仍存在国际水平仍有较大差距[5]。

——实际运行指标差。

由于开发时间短，对我国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行指标的生产指标与国际先进水平还有较大差距。

——多数在大负荷、小电网环境下运行，安全隐患多。

铝电联营是我国电解铝企业发展的趋势之一，但同时在技术上也存在相应的问题。

由于大容量电解槽一般系列规模较大（一个系列产能可达20万吨以上），巨大的用电负荷集中在一个生产系列上（一般达40万kW以上），电解系列生产的任何波动都会造成电网或自备电厂较大的影响，甚至威胁供电安全。

——缺乏建立在对阴极破损机理与规律透彻掌握基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施，电解槽难以达到设计寿命，早期破损率高。

影响我国大型槽槽寿命的问题除了我国普遍认为的阴极炭素材料质量方面的原因外，电解槽的设计、筑炉材料、筑炉质量、焙烧启动、正常生产操作及生产管理等方面均存在一些问题。

导致这些问题的深层次原因是，我国尚缺乏对铝电解槽破损（常称为阴极破损）机理与规律的深入掌握及在此基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施。

随着电解槽容量的不断扩大，槽寿命问题就更加突出。

——缺乏先进的生产操作技术，作业成本高。

我国300kA级的特大型预焙铝电解槽投入工业应用的时间短，又不能完全照搬以前在大型预焙槽上的相关经验（这些经验也有很大局限性）。

焙烧启动过程中电流分布不均的问题更突出且焙烧启动过程中的能耗大；投入运行后电解槽的物理场（电场、磁场、流场）容易波动，热平衡的维持较困难；槽电阻极易受外界的干扰而波动，阳极效应发生后熄灭困难，且由于电解槽的惯性大，一旦出现槽况波动或槽况异常现象，很难快速恢复正常。

总的来说，目前就我国电解铝整体生产状态而言，能源综合利用效率要比国际先进水平低15%左右，主要表现在：

电流效率相差2-3个百分点；吨铝电耗相差300~800kwh；

电解铝用阳极生产过程能耗相差30kg/t左右；

吨电解铝阳极消耗相差30-60kg（折合标准煤约75~150kg）；

电槽槽寿命相差1000天左右；

阳极效应系数国际先进为0.1次/天·槽以下，我国目前最好水平在0.3次/天·槽左右。

§1.2.3世界铝电解工业技术现状

目前，电解铝工业仍以改善和提高霍尔-埃鲁法电解槽技术水平为主，着力于节能减排，降低能耗、物耗和原铝成本，在从源头上就减少气固废物料污染的同时，加强废物料废铝的无害化和资源化处理，实现资源再生和循环利用，进一步提高产品质量和扩大产品种类。

现代化预焙电解槽的电流强度继续向超大型化发展。

继法国AP18和AP30型电解槽技术后，AP50技术[6]已问世。

最近，俄罗斯铝业启动了电流强度为400kA的RA400槽型电解槽系列两条。

该系列是在原300kA电解槽技术基础上开发的第二代超大型电解槽，该槽日产量3t，电流效率94%，电耗13800kW·h/t，减少33%污染物。

目前正在开发450~500kA电解槽,预计将开展RA500电解槽试验。

600~740kA超大容量电解槽也在开发研究中。

国外大容量（300kA以上）电解槽阳极电流密度为0.82A/cm以上，主要经济技术指标：

电流效率93%~95%，直流电耗13000~13500kW·h/t（Al）；最先进的技术指标电流效率可达96%，电耗略低于13000kW·h/t（Al）。

法国彼斯涅AP系列电解技术被公认为代表当今国际领先水平。

其具有如下几个特点[6]：

（1）阳极电流密度较高，可达0.82A/cm以上，单位阴极面积产能大。

（2）槽电压和电解稳定性均较高,电解质过热度都较低，不超过10℃，槽膛内形中炉帮和伸腿的固相结壳厚度稳定合理，因此电流效率高，可达95%~96%，电耗可低到13000kW·h/t（Al），槽寿命达2000天。

（3）分子比、氧化铝和阳极效应系数低，说明其设计操作和控制技术水平高。

国外铝电解的数学模型、传感器、控制和新材料等功能化技术水平较高。

采用的物理场数学模型精确有效，电解槽结构设计质量高，槽电解运行稳定性好，电流效率可达95%~96%。

应用了半连续传感器实时在线检测控制温度、过热度、分子比、熔体高度和氧化铝浓度。

控制水平先进，控制效应系数向零目标发展。

在高电流密度、高槽电压、高电解温度条件下，通过槽电压、分子比和过热度的软件程序控制技术，实现电解槽的能量平衡、物料平衡和液固相平衡，即过热度和炉帮伸腿构成的固相电解质槽膛内型稳定合理。

这样不仅电流效率高、炭耗低，而且电解槽寿命长。

开发应用抗熔体渗透的槽衬耐火材料、热电偶套管、优质炭素阴阳极、可湿润阴极和惰性阳极等新型材料。

优化电解质组成，降低电解质电压降和提高电流效率。

对铝电解产生的废渣、废槽衬等废物料实行有价成分再生回收并循环利用，或对其做无害化处理，减轻铝电解工业废物对环境污染。

美国铝电解工业总排氟量达到0.7kg/t（Al）水平。

为了大幅度提高电解法能量效率和减少二氧化碳排放量，国外开展力求降低阴阳极之间电压降的工业试验，采用炭阳极开沟槽、TiB2可湿润阴极、惰性阳极、导流式或双极多室式新型结构电解槽[7]等新工艺新技术新材料新设备。

对于可望替代现有霍尔-埃鲁特电解法的一些炼铝新工艺方法，如炭热还原法、氯化铝双极多室电解法等长远课题还在继续进行研究。

§1.3铝电解用原料与原材料

铝电解生产所需用的原材料大致分三类：

原料—氧化铝；熔剂—氟化盐（包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙和氟化锂等）；预焙阳极炭块或炭糊。

§1.3.1铝电解原料——氧化铝

氧化铝是当前冰晶石-氧化铝熔盐电解法的唯一原料，是由矿石中提炼出来的有一定粒度要求的白色粉料，流动性很好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中，熔点2050℃，真密度3.5~3.6g/cm3，体积密度1.0g/cm3。

氧化铝有7种晶型，最常见的是α-Al2O3，又称刚玉型氧化铝。

它主要是不断的补充电解质中的铝氧氟配合离子，使其保持一定范围的浓度，以保证电解的持续进行。

为了取得良好的生产指标，对氧化铝的要求是非常严格的，主要体现在化学纯度和物理性能上。

（1）化学纯度

工业氧化铝通常含有98.5%的氧化铝以及二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、氧化钠、氧化钙和水等少量杂质。

在电解过程中，那些电位比铝正的元素的氧化物杂质，如二氧化硅、三氧化二铁都会优先还原，还原出来的Si和Fe等杂质进入铝内，从而使铝的品位降低，且降低电流效率；而那些电位比铝负的元素的氧化物杂质，如氧化钠、氧化钙会分解冰晶石，使电解质组成发生改变并增加氟盐消耗量。

水分会分解冰晶石，不仅产生氟化氢气体，还会增加铝液中的氢含量。

P2O5等高价氧化物杂质则会降低电流效率。

所以铝工业对于氧化铝的纯度提出了严格的要求。

（2）物理性能

工业氧化铝的物理性能，对于保证电解过程正常进行和提高气体净化效率，关系很大。

一般要求它具有较小的吸水性，能够较多较快地溶解在熔融冰晶石里，粒度适宜、飞扬损失少，并且能够严密地覆盖在阳极炭块上，当氧化铝覆盖在电解质结壳上时，可起良好的保温作用。

在气体净化中，要求它具有较好的活性和足够的比表面积，从而能够有效地吸收氟化氢气体。

另外，氧化铝要有良好的流动性。

这些物理性能取决于氧化铝晶体的晶型、形状和粒度。

按照氧化铝的物理特性，可将其分成砂型、中间型和粉型三种。

砂型氧化铝呈球状，颗粒较粗，安息角小，只有30°~35°，其中α-Al2O3含量少于10%~15%，γ-Al2O3含量较高，具有较大的活性，适于在干法净化中用来吸附HF气体，在半连续下料的电解槽上载氟氧化铝可用作原料，故砂型氧化铝得到广泛应用。

粉型氧化铝呈片状和羽毛状，颗粒较细，安息角大，为45°，其中α-Al2O3含量达到80%。

中间型氧化铝介乎两者之间。

生产每吨铝所需的Al2O3量，从理论上计算等于1889kg。

实际上由于工业氧化铝中大约含有Al2O398.5%，以及在运输和加料过程中有飞扬和机械损失，所以生产每吨铝所需的工业氧化铝量是1920~1940kg。

§1.3.2铝电解熔剂——氟化盐

铝电解熔剂包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等，氧化铝可溶于由冰晶石和其他几种氟化物组成的熔剂中，构成氟盐-氧化铝熔液。

（1）冰晶石

冰晶石分天然和人造两种。

天然冰晶石产于格陵兰岛，无色或雪白色，密度为2.95g/cm3，熔点1009.2℃，在自然界中贮量有限。

因此现代铝工业则使用合成的人造冰晶石，为灰白色的粉末，易黏于手，不溶于水，熔点为1012±2℃。

冰晶石的分子式为Na3AlF6，或写成3NaF·AlF3。

氟化钠与氟化铝的摩尔比称为冰晶石的分子比，分子比为3时称为中性，分子比大于3时称为碱性，小于3时称为酸性，一般人造冰晶石的分子比为1.6~2.2。

冰晶石是熔剂的主要成分，它的作用第一是能较好的溶解氧化铝，并且所构成的熔体可在纯冰晶石熔点以下进行电解；第二在电解温度下，冰晶石熔液的密度比铝液密度要小10%，故电解出来的铝液能沉积在槽底上面；第三冰晶石具有良好的导电性。

目前，冰晶石是铝电解生产中最理想的一种熔剂。

从理论上讲冰晶石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带进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，故冰晶石在生产过程中是有一定损耗的，在正常情况下大约每生产1t铝需耗冰晶石5~10kg。

（2）氟化铝

氟化铝（AlF3）是一种白色的细微粉末，属菱形六面体结构，其颗粒比氧化铝稍大,流动性次之，它是冰晶石-氧化铝熔液的一种添加剂。

它既可以弥补电解质中氟化铝的损失，又可以调整电解质的分子比，以保证生产技术条件的稳定，其单耗为20~30kg/t（Al）。

因氟化铝用量也较大，它没有熔化温度，只有升华温度，沸点为183℃，易挥发和飞扬，故在向槽内添加时应注意操作方法。

（3）氟化钠

氟化钠（NaF）是一种白色粉末，易溶于水，同样是电解质的一种添加剂，但它多用于电解槽的预热或开动初期，因为在这个时期，新槽的炭素内衬对氟化钠有选择性的吸收，使电解质的分子比急剧下降，同时装新槽所用冰晶石的分子比又较低，而生产条件又要求分子比要高，以便提高炉温，所以装炉和开动初期，要加一定量的氟化钠。

但在多数工厂用碳酸钠代替氟化钠，这样更加经济。

（4）氟化钙

氟化钙（CaF2）也是电解质的一种添加剂，属于面心立方结构，熔点1423℃。

新槽启动时多添加氟化钙，它的作用主要是对炉帮的形成有好处，可使炉帮比较坚固，同时也可降低电解质的初晶温度，从而降低电解温度。

氟化钙的含量在生产过程中随电解质的损失而减少，但在生产中并不添加氟化钙，这是因为原料氧化铝中含有少量的氧化钙，氧化钙与电解质中的氟化铝反应可生成氟化钙，所以它可自行补充累积。

（5）氟化镁

氟化镁（MgF2）和氟化钙的作用基本相似，对炉帮形成起矿化剂作用，但在降低电解质温度，改善电解质性质，分离炭渣，提高电流效率和电解质导电率方面比氟化钙的作用更为明显，实践证明这是一种较好的添加剂。

（6）氟化锂

氟化锂或者碳酸锂，对降低电解温度和提高电解质导电率有显著效果，是提高电流效率和降低电耗的一种良好的添加剂，应当推广应用。

§1.3.3铝电解预焙阳极炭块

在冰晶石-氧化铝熔盐电解生产中，作为导电的阴阳极的各种材料，既能良好导电，又能耐高温、抗腐蚀，同时价格低廉的目前只有炭素材料，因此铝工业生产都采用炭素材料作阴阳极和各种炭糊。

预焙阳极炭块是利用一定粒度、配比的石油焦和残极，与一定比例的煤沥青（黏结剂），经过混捏、成型、焙烧而成的阳极炭块。

其用途是做预焙电解槽的阳极。

采用预焙阳极的好处是避免了自焙阳极在电解过程中有沥青烟和其他有害气体的散发，同时使用预焙阳极后槽电压降低，更有利于电解槽大型化和自动化控制。

预焙阳极净耗大约每吨铝400~450kg，毛耗（包括残极）为500~550kg。

因预焙阳极的消耗使得其中的杂质被还原后以硅、铁、钛、钒等元素杂质进入到铝液中，故对预焙阳极的理化指标要求严格，在化学成分上要求灰分越低越好，尤其是对硅、铁、镍、钒、钠、硫等的控制，在物理性能上要求比电阻和气孔率要小。

§1.4铝电解过程描述

现代铝电解生产主要采取冰晶石-氧化铝熔盐电解法，采用炭素阳极和炭素阴极。

直流电流通入电解槽，在阴极和阳极上起电化学反应。

电解产物在阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体。

铝液用真空抬包抽出，经过净化和澄清之后，浇铸成商品铝锭，其质量达到99.5%~99.8%Al。

阳极气体中含有70%~80%CO2和20%~30%CO，还含有少量氟化物和SO2等气固混合物，经过净化之后，废气排放入大气，收回的固体氟化物返回电解槽[5]。

现代铝电解槽系列配置如图1-1所示。

图1-1铝电解槽系列配置图

为了减少铝工业温室气体的排放，全球铝工业也致力于研制惰性阳极和惰性阴极等铅电解新工艺，一旦成功，将在节能减排上取得新进展。