铝电解槽的发展进程

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1、铝电解的发展进程铝电解槽的演变铝电解槽是炼铝的主体设备。在铝工业初期，曾采用4—8kA小型预焙阳极电解槽。而目前大型电解槽的电流达到300一500kA。每千克铝的电能消耗量也明显减少。在铝工业初期，高达42kw/h，现代大型预焙槽已降低到13．2kw/h。铝电解槽的电流效率，在铝工业初期为70％左右，现在已经提高到90％一95％。铝的历史及铝电解的发展铝是地壳中储量居第三位的元素(约为8％)，在各种金属元素中铝居首位，但自然界未发现游离状态的金属铝。铝是许多矿物的重要组元，包括泥土、铝土矿、云母、氟石、明矾石、冰晶

2、石等，以及若干氧化物形态矿物，如刚玉、玉石、红宝石等都含铝元素。1746年德国人波特(J．H-Pott)用明矾制得一种氧化物，即氧化铝。18世纪法国的拉瓦锡(A．L. Lavoisier)认为这是一种未知金属的氧化物，它与氧的亲和力极大，以致不可能用碳和当时已知的其他还原剂将它还原出来。铝的发现和提取1807年英国人戴维(H．Davy)试图电解熔融的氧化铝以取得金属，没有成功。1809年他将这种想像中的金属命名为alumium，后来改为aluminium。1825年丹麦人奥斯特(H.C.Oersted)用钾汞齐还原

3、无水氯化铝，第一次得到几毫克金属铝，指出它具有与锡相同的颜色和光泽。1827年德国沃勒用钾还原无水氯化铝得到少量金属粉末。1845年他用氯化铝气体通过熔融金属钾的表面，得到一些铝珠，每颗重约10～15mg，从而对铝的密度和延展性作了初步测定，指出铝的熔点不高。1854年法国戴维尔(s．c．Deville)用钠代替钾还原NaAlCl4络合盐，制得金属铝；同年建厂，生产出一些铝制头盔、餐具和玩具。当时铝的价格接近黄金1886年美国霍尔(C．M．Hall)和法国埃鲁特(P.L. T．Heroult)几乎同时分别获得用冰晶

4、石-氧化铝熔盐电解法制取金属铝的专利。1888年在美国匹兹堡建立世界上第一家电解铝厂，铝的生产从此进入新的阶段。1956年世界铝产量开始超过铜而居有色金属的首位，成为产量仅次于钢铁的金属。虽然自然界中铝的资源储量很高，但是铝的工业生产却很晚，直到19世纪20年代才真正把铝制备出来，比金属铜和铁晚了两千多年。主要原因是铝和氧结合得十分牢固，难以把铝分离出来。炼铝方法的发展可分为两个时期：最初是化学法，然后是电解法。铝的工业化生产开始于1855年，当时法国人戴维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得金属铝。拿破仑三世预见到它在轻

5、型铠甲中的潜在应用而使铝的军事应用获得政府支持。然而，直到冰晶石一氧化铝熔盐电解法实现工业应用之前，仅生产出少量的铝。铝电解简史1854年德国人本森(R．Bunsen)用电解NaAlcl。熔盐制得了金属铝。当时，由于电价格太高而且不能获得大电流，因而不能进行工业电解试验。1867年发明了发电机并在1880年加以改进，这种电源才可用于工业生产。1883年美国布拉雷(Bradley)提出冰晶石一氧化铝熔盐电解方案。3年之后即1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特都在当年通过实验申请了冰晶石·氧化铝熔盐电解法的专利，这就是

6、霍尔一埃鲁特法。这一方法的要点仍是近代铝电解工业的基础。自从1886年发明了冰晶石一氧化铝熔盐电解法之后，1888年11月霍尔在美国．Pittsburgh建厂实现工业化生产，1889年埃鲁特在瑞士Neuhausen建厂生产铝，这就是电解法工业生产铝的开始。1888年8月奥地利科学家拜耳(K．J．Bayer)申请了从铝土矿提取氧化铝的专利。与此同时，瑞士冶金公司利用莱茵河上的水力发电，获得了廉价的电力。由此，霍尔一埃鲁特法、拜耳法以及廉价的电力推进了美国和欧洲铝工业的发展，于是，电解法很快取代了化学法。化学法总共生产

7、了约200t铝，前后约30年，该工艺在19世纪末逐渐被淘汰。以后，其他各国相继采用冰晶石一氧化铝熔盐电解法炼铝，英国开始于1890年，德国为1898年，奥地利为1899年，挪威为1906年，意大利为1907年，西班牙为1927年，苏联为1931年，中国为1938年。冰晶石一氧化铝熔盐电解法发明120多年来，全世界的铝产量已有极大的增长。1890年是化学法和电解法的交替时代，原铝的产量只有180t左右。1970年达到1000万t，1980年为1625万t，2000年突破了2400万t，2007年已超过2500万t。目

8、前冰晶石一氧化铝熔盐电解法仍然是工业炼铝的唯一方法。多年以来，为了探索新的炼铝方法，曾经试验了多种炼铝新方法，如碳热法、氯化铝法等，虽然取得了一定的进展，但在可预见的将来都还不能在经济上和规模上与熔盐电解法相匹敌。20世纪80年代以前，工业铝电解的发展经历了几个重要阶段，其标志性的变化有：电解槽电流由24kA、60kA增加至100～150kA；槽型主要由侧插