《铝电解阳极效应控制技术浅探（讲课ppt课件）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝电解阳极效应控制技术浅探（讲课ppt课件）.ppt（64页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、铝电解阳极效应控制技术浅探,铝电解生产技术交流 詹 磊,阳极效应产生机理分析生产实践阳极效应发生因素各因素诱发效应的理论分析控制阳极效应的具体措施结论,引言,阳极效应对铝电解生产本身的影响，业内逐渐趋向一致，认为阳极效应对电解生产的危害是主要的，同时也是电解生产过程不稳定的体现。实质上，阳极效应的更大危害在于阳极效应发生过程中产生的全氟化碳（简称PFCs，主要是CF4 和C2F6）对环境的影响。研究表明，在铝电解生产过程中，PFCs主要产生于发生阳极效应的异常波动期间，在正常运作期间检测不到PFCs气体，另外，PFCs也会产生于电解槽启动时电压在短时间内上升加热电解槽及槽内原料的短暂时间内。近
2、二十年来，我国原铝工业的快速发展，产能、产量均居世界第一,减少PFCs排放将是铝行业面对节能减排的现实问题。,一、阳极效应产生机理分析,到目前为止，对于阳极效应发生的机理及阳极效应发生时的反应，还是众说纷纭。有关效应发生机理的观点很多，但最受重视且能较好解释阳极效应现象的是湿润性改变学说和阳极过程改变学说。,（一）湿润性改变学说,湿润性改变学说认为，氧化铝是一种能降低电解质在炭阳极上界面张力的表面活性物质。因此，在氧化铝含量较高时，电解质在炭阳极上的表面张力小，而能良好地湿润阳极。此时阳极上析出的气体被电解质排挤以小气泡形态逸出。当氧化铝含量降低至一定程度后，电解质在炭阳极上的界面张力增加，此
3、时电解质的湿润能力不足以排挤气泡离开阳极表面，而使气泡在阳极表面停留下来，逐渐连成一片并构成气体薄膜导致阳极效应。,（二）阳极过程改变学说,阳极过程改变学说认为，阳极效应的发生是由于随电解过程的进行，电解质中含氧离子逐渐减少，达到一定程度后，则有氟析出。所析出氟与阳极炭相互作用生成碳的氟化物。炭的氟化物在分解时又析出细微的炭粒附在阳极表面上，而后导致电解质不能很好的湿润阳极而引起阳极效应。,（三）对阳极效应发生机理的看法,对于各种阳极效应发生机理，理论界各有说法。但对于实际生产，本人认为可应用研究性较差。我们不仅想知道如何发生，应该更想知道为什么发生，我们具体如何控制，理论上如何能给一个可靠的
4、支撑？,（四）发生阳极效应的临界电流密度,阳极效应产生机理研究目前都还处于学术假说的阶段，有许多合理的地方，同时也存在一定的缺陷，需要进一步的完善。为了研究方便，在实践工作中引入临界电流密度分析影响阳极效应发生的原因。临界电流密度是指在一定条件下电解槽上发生阳极效应时的阳极电流密度。若阳极电流密度达到或高于临界电流密度时，则发生阳极效应，反之则不发生阳极效应。据此，对阳极效应的发生原因可通过对临界电流密度的研究取得定量或定性的依据。临界电流密度是变化的，电解过程中的各种具体参数对临界电流密度产生不同的影响。,临界电流密度的说明,临界电流密度与以下因素有关：氧化铝浓度对临界电流密度的影响。电解质
5、中的氧化铝浓度减小，临界电流密度也减小。温度对临界电流密度的影响。电解质温度提高后，电解质对阳极表面的湿润性改善，因此使得临界电流密度增大。电解质性质对临界电流密度也有一定影响。分子比大小和添加剂对临界电流密度的影响有影响，因为成分变化会影响黏度和表面张力电极材料对临界电流密度的影响。由于电极材料的性质将影响固-液和固-气相间界面张力，必然对气泡的生成、生长、脱离和在电解质中电极表面的湿润情况等产生影响，因而使临界电流密度发生变化。能改善湿润性质的电极材料有较高的临界电流密度。反应器及电极的结构对临界电流密度也存在一定的影响。,二、生产实践阳极效应发生因素,（一）氧化铝浓度偏低诱发的阳极效应
6、现代大型预焙阳极电解槽采用计算机对氧化铝浓度进行控制,正常情况下,氧化铝浓度能被较为精确的控制在1.52.5%以内。但是一些现场因素导致控制不能达到预期目的，电解质中氧化铝不能及时补充而导致阳极效应。这些因素主要有：料箱缺料下料口堵塞或下料器故障NB间隔设置不合理浓度过/欠变化率设置不合理。,（二）温度偏低诱发的阳极效应 在电解生产过程中，由于电解槽温度偏低也会导致阳极效应发生。在电解槽温度偏低的状态下，电解槽电压的变化也会表现出异常，进而导致槽控过程失控。在这种失控条件下，现场将会出现恶性循环的情况，温度低造成控制失控，氧化铝下料量异常增大，而氧化铝添加量的增加促进了电解槽温的进一步下降，使
7、失控状态进一步恶化。这种情况下阳极效应也处于失控状态，且很容易造成大量的炉底沉淀。,（三）电解槽运行状况异常诱发的阳极效应 电解槽运行状况异常也会导致阳极效应的失控。诸如电解槽炉膛畸形、阳极换极定位异常、阳极电流分布异常、磁流体不稳定等因素都会增加电解槽阳极效应发生的几率。,（四）供电系统、压缩空气系统异常诱发的阳极效应 阳极效应还会由于供电系统异常而出现失控。如直流停电、电流强度非计划长时间下降以及电流长时间异常波动的情况出现时，电解系列的阳极效应一般会有短期的大幅度增加。另外系列或单槽停风，由于打壳下料机构不能正常工作，也会导致阳极效应失控。,（五）其它因素诱发的阳极效应 不是所有的阳极效
8、应发生都能明确的找出对应原因来。有些阳极效应发生还可能与其它一些没能明确的因素相关。电解技术条件的综合效果因素、阳极的因素、电解质杂质因素等，也可能会导致阳极效应的发生。,三、各因素诱发效应的理论分析,（一）氧化铝浓度偏低诱发效应的理论分析 研究表明，随着氧化铝含量的增加，临界电流密度加大。因此，阳极效应将可预期的在氧化铝浓度小于0.5%的条件下到来。在实际生产中，由于其它因素的影响，阳极效应有可能在较高的氧化铝含量之下发生。但可说明，在同样的条件下，随氧化铝浓度的降低，阳极效应的发生机率会增加。,冰晶石-氧化铝熔液中临界电流密度（D临界）随氧化铝含量的变化趋势1-席施金，2-别略耶夫等，3-
9、皮翁梯里等，4-托恩斯塔,（二）温度偏低诱发的阳极效应理论分析 随着温度的降低，临界电流密度降低。在其它条件同等的条件下，电解温度低，容易诱发阳极效应。同氧化铝浓度影响阳极效应的情况相似，电解温度对阳极效应的诱发也是其中原因之一。实际生产中也可以发现，有些电解槽长期处于较低温度，但阳极效应仍然是受控的，这只是表明其它生产条件的不同抵消了低温影响的结果。,（三）其它因素诱发效应的理论分析 根据影响临界电流密度的其它因素，诱发阳极效应还有很多因素。在实际生产中，电解质的分子比、载氟氧化铝的物理化学性质、阳极质量、阳极开槽与否等也会对阳极的产生存在一定的影响。,（四）槽况异常诱发效应的理论分析 导致
10、阳极效应发生的各种原因中，各因素的影响使临界电流密度发生变化是诱发阳极效应的一方面，而阳极电流密度的变化也是诱发阳极效应不可忽视另一方面。在电解槽运行状况异常时，阳极电流分布将发生重要变化，在临界电流密度没有发生改变的情况下，出现个别阳极电流密度超过临界电流密度发生阳极效应，并进而诱发全槽阳极效应。我在电解生产过程中观察到的两个现象应该可以这一论断的重要支撑。阳极效应发生时个别阳极没有效应特征 正常生产中个别阳极有阳极效应发生,阳极效应发生时个别阳极没有效应特征 在进行电解槽阳极电流全槽连续监控分析的时候偶然发现，在阳极效应发生时，不是所有的阳极都会表现出阳极效应特征，个别阳极的电流会出现短时
11、间异常升高的情况。这意味着在阳极效应发生过程中，槽电压升高，而这些阳极的导电性质并没有发生大的变化，电阻还是非效应状态的水平，似乎没有发生阳极效应。这些阳极一般是新换阳极或非效应状态下导通电流偏小的阳极。,阳极效应发生时阳极电流的变化情况,正常生产中个别阳极有阳极效应发生 在对电解烟气进行PFCs测试时发现，某电解系列在没有阳极效应的情况下也存在PFCs成份。而该系列与其它电解系列的不同之处除了大之外，主要还是稳定性较差。这可能表明，在运行不稳定的电解槽内，个别阳极可能处于类似阳极效应的状态，从而使电解烟气中出现了PFCs。,四、控制阳极效应的具体措施,根据对诱发阳极效应的原因的分析及阳极效应
12、发生时表现出的特殊现象，减少阳极效应主要可从提高临界电流密度和降低相对阳极电流密度两大方面进行考虑。,（一）有效保证槽内氧化铝的补充 氧化铝供配料优化计算机氧化铝控制策略优化如有可能尽量以砂状氧化铝替代中间状氧化铝,（二）合理配置工艺技术条件 电解工艺技术条件的合理配置是控制阳极效应的重要内容。平稳有序的工艺运行状况对降低阳极效应系数非常必要。技术条件的合理配置主要有：规整的炉膛内形。合理的能量耗散分布。稳定的技术条件保持。,（三）规范电解操作 电解操作实际操作质量对阳极效应的发生也有重要的影响，尤其是换极工作质量影响最大。提高换极工作质量，主要在于阳极定位准确、物料异常落入少、炭渣及结壳块打
13、捞干净、换极时间短等。通过对电解操作质量的规范，减少对电解槽的干扰，保证电解槽生产稳定，降低诱发阳极效应的机率，对控制阳极效应很有作用。,（四）加强电解槽焙烧启动管理 电解槽的焙烧启动是电解生产的起点，是孕育良好生产状况的重要环节。规范合理有序的生产操作对形成良好的电解槽炉膛、合理的散热分布至关重要。在此过程中要确保电解槽中有足够的电解质数量，防止电解质萎缩、保证生产平稳；要克服急躁情绪、盲目调整，避免出现炉膛畸形、电解槽炉底“凉”等异常情况。只有电解槽顺利正常启动，后期有效控制阳极效应才有保障。,（五）改善阳极状况 阳极状况也是控制阳极效应一个环节。阳极状况分为阳极物化质量和阳极表面状态两方
14、面。阳极物化质量对阳极掉渣、阳极消耗异常等有直接影响，进而成为阳极效应发生的诱因之一。因此在生产中要尽量使用高质量阳极。阳极表面状态主要是阳极表面的形状，改变阳极气体的溢出性质，目前主要的措施有梯形阳极、开槽阳极、开孔阳极等，采用这些措施的主要目的是减少气泡挠动，降低二次反应而提高电流效率或减小无效极距实现降低电解槽工作电压达到低电耗生产的目的，实践表明这些措施对控制阳极效应也有贡献。,（六）加强供电、供风管理 对铝电解生产而言，良好的供电包括持续供电和平稳供电两方面的内容。在生产管理中加强供电质量的管理对降低阳极效应系数也很有意义。目前广泛应用的不停电启停电解槽技术就是其中成功的范例。压缩空
15、气对电解生产的影响不亚于电的影响。尤其是其对正常下料的影响直接会导致阳极效应的发生。,（七）关注电解槽设计关注电解槽磁流体稳定性设计 阳极电流分布均匀性与电解后期生产管理是否正常有着密切关系。但是电解槽的磁流体稳定性设计也是影响阳极电流分布的重要方面，并且由于磁液化不稳定产生的阳极电流分布异常很难通过后期的生产调整进行调整。因此，为有效降低阳极效应系数，在电解槽设计时，应使阳极电流分布尽可能均匀。关注电解槽热场设计 合理的热场设计对生产过程中保持规整的电解槽炉膛也非常重要。而规整的电解槽炉膛有利于阳极效应的降低。优秀的热场设计要合理的选择各种边界条件，在此基础上对各种材料进行匹配，同时结合电解
16、槽外环境（或适当改变电解槽外环境），使实际运行状况尽可能接近所需状态。,五、结论,研究铝电解阳极效应控制技术，降低阳极效应系数，直至实现零效应生产将有着重要意义。关于阳极效应的理论研究还不充分，但对影响发生阳极效应的临界电流密度相关因素的研究可作为控制阳极效应理论依据。实践经验表明，减少阳极效应主要可从提高临界电流密度和降低相对阳极电流密度两大方面考虑，主要是从有效保证槽内氧化铝的补充、合理配置工艺技术条件、规范电解操作、加强电解槽焙烧启动管理、改善阳极状况、加强供电管理、关注电解槽设计等方面开展工作。通过采取工作，零效应生产将成为可能。,历史岳麓版第13课交通与通讯的变化资料,精品课件欢迎使
17、用,自读教材填要点,一、铁路，更多的铁路 1地位 铁路是 建设的重点，便于国计民生，成为国民经济发展的动脉。2出现 1881年，中国自建的第一条铁路唐山 至胥各庄铁路建成通车。1888年，宫廷专用铁路落成。,交通运输,开平,3发展(1)原因：甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的。修路成为中国人 的强烈愿望。(2)成果：1909年 建成通车；民国以后，各条商路修筑权收归国有。4制约因素 政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入正轨。,修筑权,救亡图存,京张铁路,二、水运与航空 1水运(1)1872年,正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近
18、百家，几乎都是在列强排挤中艰难求生。2航空(1)起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始研制。(2)发展：1918年，北洋政府在交通部下设“”；此后十年间，航空事业获得较快发展。,轮船招商局,水上飞机,筹办航空事宜,处,三、从驿传到邮政 1邮政(1)初办邮政：1896年成立“大清邮政局”，此后又设，邮传正式脱离海关。(2)进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；1920年，中国首次参加。,邮传部,万国邮联大会,2电讯(1)开端：1877年，福建巡抚在 架设第一条电报线，成为中国自办电报的开端。(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变化。3交通
19、通讯变化的影响(1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和，转变了人们的思想观念。(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便捷。(3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活。,台湾,出行,方式,多姿多彩,合作探究提认知,电视剧闯关东讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。,依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车，近代的小火轮、火车同时使用)。原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发展；西方工业
20、文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；政府及各阶层人士的提倡与推动。,串点成面握全局,一、近代交通业发展的原因、特点及影响 1原因(1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促进中国社会发展。(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。(3)工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供了物质条件。,2特点(1)近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和航空都获得了一定程度的发展。(2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。(3)地域之间的发展不平衡。3影响(1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，一定程度上转变了
21、人们的思想观念；加强了中国与世界各地的联系，丰富了人们的生活。(2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。,1李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之势”。这说明该企业的创办()A打破了外商对中国航运业的垄断B阻止了外国对中国的经济侵略C标志着中国近代化的起步D使李鸿章转变为民族资本家,解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三项表述都有错误。答案：A
22、,二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影响(1)交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。(2)通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社会生活。,2清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽有万钧柁，动如绕指柔。”这是在描写()A电话 B汽车C电报 D火车解析：从“万钧柁”“动如绕指柔”可推断为火车。答案：D,典题例析,例1上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种交通工具前往参观。然而在19世纪七十年代，江苏沿江居民
23、到上海，最有可能乘坐的交通工具是()A江南制造总局的汽车 B洋人发明的火车 C轮船招商局的轮船 D福州船政局的军舰,解析由材料信息“19世纪七十年代，由江苏沿江居民到上海”可判断最有可能是轮船招商局的轮船。答案C,题组冲关,1中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是()A公路运输 B铁路运输C轮船运输 D航空运输解析：根据所学1872年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意义，这在一定程度上保护了中国的权利。据此本题选C项。答案：C,2.右图是1909年民呼日报上登载的一幅漫画，其要表达的主题是()
24、A帝国主义掠夺中国铁路权益B西方国家学习中国文化C西方列强掀起瓜分中国狂潮D西方八国组成联军侵略中国,解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路权益。B项说法错误，C项不能反映漫画的主题，D项时间上不一致。答案：A,典题例析,例2(2010福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是()A电报业 B大众报业 C铁路交通业 D轮船航运业 解析材料主要反映了信息交流的快捷，故选A。答案A,题组冲关,3假如某爱国实业家在20世纪初需要了解全国各地商业信息，可采用的最快捷的方式是()A乘坐飞机赴各地了解 B通过无线电报输送讯息C通过互联网 D乘坐火车赴各地了解解析：本题考查中国近代物质生活的变迁。注意题干信息“20世纪初”“最快捷的方式”，因此应选B，火车速度远不及电报快。20世纪30年代民航飞机才在中国出现，互联网出现在20世纪90年代。答案：B,4下列不属于通讯工具变迁和电讯事业发展影响的是()A信息传递快捷简便B改变着人们的思想观念C阻碍了人们的感情交流D影响着人们的社会生活解析：新式通讯工具方便快捷，便于人们感情的沟通和交流。答案：C,
