鋁電解生產流程
現代鋁工業生產采用冰晶石――氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁是溶質被溶解，以碳素作為陽極（預焙陽極塊），鋁液作為陰極，通入直流電流後，在940℃～970℃下，電解槽兩極上進行電化學反應，即電解。陽極產物主要是二氧化碳，和壹氧化碳氣體，但其中含有壹定量的氟化氫（HF）等有害氣體和固體粉塵，須對陽極氣體進行凈化處理，除去有害氣體和粉塵後排入大氣。陰極產物是鋁液，鋁液通過真空擡包從槽內抽出，送往鑄造車間，在混合爐內凈化澄清之後，澆註成鋁錠，或生產成線坯，型材等。其生產工藝流程圖如下圖3－1：
氧化鋁 氟化鋁 碳陽極
直流電
陽極氣體
鋁 液
廢氣排空 返
電
解
槽
載氟氧化鋁
鋁 錠
合金、線坯
圖3－1 鋁電解生產工藝流程圖
第二節 鋁電解生產原輔材料
1. 氧化鋁：
氧化鋁通常稱為“鋁氧”，是壹種白色粉狀物，熔點為2050℃，沸點為3000℃，真密度為3.6g/cm3。它的流動性好，不溶於水，能溶解在熔融的冰晶石中。它是鋁電解生產的中的主要原料。
氧化鋁在電解生產中的作用是：a. 不斷地補充電解質中的鋁離子，使其濃度保持在壹定的範圍內，保證電解生產的持續進行；b.氧化鋁覆蓋在電解質殼面上可以起到良好的保溫作用，覆蓋在陽極炭塊的氧化；c.在煙氣凈化系統中充當吸附劑，用來吸附陽極氣體中的氟化氫（HF）氣體。
在化學純度方面，要求氧化鋁中雜質含量和水份要低。因為氧化鋁中那些電位正於鋁元素的氧化物，例如SiO2(二氧化矽)和Fe2O3(氧化鐵)，在電解過程中會被鋁還原，或者優先於鋁離子在陰極析出。析出的矽、鐵，進入鋁內，降低鋁的品位，而那些電位負於鋁元素的氧化物，如Na2O、CaO（氧化鈣）會分解冰晶石，壹是引起氟化鹽消耗，二是增加鋁中的氫含量，三是產生氟化氫氣體，汙染環境。P2O3（五氧化二磷）會影響電流效率。氧化鋁的化學成分要求見表3-1。
表3-1 我國氧化鋁質量標準（YB814-75）
等級
代號 化學成份（％）
Al2O3含量
不少於 雜質含量不大於
SiO2 Fe2O3 Na2O 灼堿
壹級
二級
三級
四級
五極
六級 Al2O3—1
Al2O3—2
Al2O3—3
Al2O3—4
Al2O3—5
Al2O3—6 98.6
98.5
48.4
98.3
98.2
97.8 0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.15 0.03
0.04
0.04
0.05
0.05
0.06 0.50
0.55
0.60
0.60
0.60
0.70 0.8
0.8
0.8
1.0
1.0
1.2
除化學成分外，中心下料預焙槽對氧化鋁的物理性能也有特殊要求:
a. 具有較小的吸水性，在電解質中溶解性好；
b．粒度適宜，加料時飛揚損失少，能嚴密地覆蓋在陽極炭塊上，防止陽極在空氣中氧化；
c. 保溫性能好，活性大，從而能有效地吸收HF氣體。
d. 安息角：35～38°。
根據氧化鋁的物理性能不同，可分為三類：砂狀、粉狀和中間狀，下表3－2列出三種氧化鋁的特性。
表3-2 不同類型氧化鋁的特性
氧化鋁類型 安息角（°） 灼 減（％） 累 計 （％）
-44μm -74μm
砂 狀
中間狀
粉 狀 30
40
45 1.0
0.5
0.5 5 -15
30-40
50-60 40-50
60-70
80-90